1中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信｜证券研究报告｜2022.09.21工业互联网专题研究之二：虚拟电厂中泰证券·互联网研究团队韩筱辰S07405211100022核心观点工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，在包括新能源行业在内的众多行业的信息化、智能化转型升级的进程中扮演者不可或缺的角色。虚拟电厂即是依托新能源技术与工业互联网技术，提升电网智能调度与消纳能力的典型案例。2022年夏季，全球多地连续出现高温天气，各国电网用电负荷陡增。如何通过工业互联网技术实现用户侧资源与电网供需互动、缓解电网负荷压力，成为了社会各界热议的问题。在全球推动绿色能源转型的大背景下，发展虚拟电厂对于促进电网供需平衡、实现分布式能源低成本并网、推动新能源充分消纳、保障电力系统安全运行等具有重要意义。本报告以“七问七答”的形式，致力于回答以下七个关于虚拟电厂的核心问题：1）我们如何定义虚拟电厂？2）虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？3）虚拟电厂在各国如何落地？4）我们如何梳理虚拟电厂的产业链？5）我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？6）虚拟电厂的市场空间有多大？7）虚拟电厂的核心标的有哪些？1.我们怎么定义虚拟电厂？I.虚拟电厂（VPP,VirtualPowerPlant）是一种新型电源管理系统，通过信息技术和软件系统，将多种分布式资源聚合起来，参与电力系统运行与电力市场交易。虚拟电厂不是一个真实的物理电厂，但通过聚合海量分布式资源，它可以对外表现为一个可控电源，起到提供电能、调峰调频等电厂所具有的作用II.根据虚拟电厂对外特征，我们可将虚拟电厂分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂等类型。其中电源型虚拟电厂具有能量出售的能力，可参与能量市场，并视实际情况参与辅助服务市场；负荷型虚拟电厂具有功率调节能力，可参与辅助服务市场，但出售能量的能力不足；储能型虚拟电厂既可参与辅助服务市场，也可以在部分时段放电以出售电能；混合型虚拟电厂：全能型虚拟电厂是同时具有多类虚拟电厂的特征的全能型角色III.虚拟电厂的核心竞争力在于技术和资源的运用，本质是通过协调控制技术、智能计量技术和信息通信技术将各类分布式发电设备与储能设施结合，对电力负荷进行协调和控制。虚拟电厂所聚合的资源越多，调节能力越强，核心竞争力也就越强3核心观点2.虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？I.供给侧：光伏、风电等新能源装机量迅速提高，但受地理位置和自然条件的影响，各省份装机量差异较大，这要求电力系统实现分布式能源的聚合；并且新能源具有随机性、间歇性和波动性的特点，若直接规模化并网，将对电力系统的安全性与稳定性造成巨大冲击，这要求电力系统提升其灵活调节能力。而虚拟电厂能够聚合分布式资源、提升调节能力，从而回应能源供给侧结构性变化的需求II.需求侧：近年来我国全社会用电总量与最高负荷屡创新高，且第三产业和居民用电占比持续提升，其需求模式的时段性特征进一步拉大了电力需求的峰谷差。特别是新能源汽车销量激增，其不均匀的充电时间分布给电网负荷带来极大负担。相较于单纯增加电源，虚拟电厂能够更灵活、更经济地实现削峰填谷，以满足新形势下的能源需求3.虚拟电厂在各国如何落地？I.德国：虚拟电厂已实现商业化，其主要业务是优化100kW以上中型可再生能源电厂在日前市场的售电，代表案例有Next-Kraftwerke等II.美国：较早开展需求侧管理，需求响应（DR,DemandResponse）项目最多、种类最齐全。美国虚拟电厂通过控制电力价格、电力政策的动态变化降低用电负荷，或获取电力用户手中的储能来保证电网系统稳定性。代表案例有Tesla虚拟电厂智能平台Autobidder等III.中国：虚拟电厂总体处于试点示范阶段，仍在探索商业模式，更多通过价格补偿或政策引导来参与市场。代表案例有国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程、广东深圳自动化虚拟电厂等4.我们如何梳理虚拟电厂的产业链？I.虚拟电厂的上游为由可控负荷、分布式能源与储能构成的基础资源，中游为提供虚拟电厂运营服务与技术支持的系统平台，下游为由电网公司、售电公司、大用户构成的电力需求方4核心观点5.我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？I.电价机制改革：峰谷电价差越大，用户购买辅助服务和需求侧响应的激励也就越大；电价平均水平越高，用户购买能效优化服务、虚拟电厂进行现货交易的收益也就越大。因此，电价机制改革进程是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素。我们预计，随着新型电力系统的加快构建，电价机制改革将不断深化，推动电力回归商品本质，并持续拉大电价峰谷价差、推高电价平均水平II.电力市场建设：电力现货交易与中长期交易互为补充，其中现货市场具有重要的价格发现功能，中长期市场的店里价格往往根据现货市场价格而定；对基础资源的聚合能力是决定虚拟电厂竞争力的重要因素，而统一的电力市场将为虚拟电厂提升跨空间资源聚合的能力打开空间，奠定虚拟电厂商业模式向跨空间自主调度型阶段发展的基础。我们预计，随着全国统一电力市场和电力现货市场的建设在未来进一步推进，电力市场交易总量与市场主体的数量将进一步增加，对电力系统综合调节能力的要求将随之提升，从而带动对虚拟电厂辅助服务的需求III.商业模式顶层设计是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：我国虚拟电厂多数试点项目涉及的业务场景较为有限，并且省级层面缺乏统一的虚拟电厂平台。因此我们认为，虚拟电厂盈利能力的提升，需要国家层面和更多省级层面的专项政策的出台，以及顶层设计提供统一的省级/市级/区域及虚拟电厂平台，开辟应用模式拓展的新空间。我们预计，随着国家层面顶层设计的完善与统一的虚拟电厂平台的建设，虚拟电厂涉及的业务场景与盈利方式将进一步多样化发展6.虚拟电厂的市场空间有多大？I.投资市场规模：根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦。我们根据国家电网的数据测算得到，虚拟电厂可调负荷资源库的投资成本约为914元/千瓦，由此预计2025年、2030年虚拟电厂投资规模将分别达到718、998亿元5核心观点II.运营市场规模：我们认为虚拟电厂的核心服务为平抑峰值负荷，因此通过测算虚拟电厂用可调负荷资源库解决峰值负荷调节问题所带来的平抑负荷的价值，作为虚拟电厂运营市场规模的估计。我们预计2025年、2030年虚拟电厂的运营市场规模将分别达到932.19亿元、1,283.10亿元7.虚拟电厂的核心标的有哪些？I.国能日新、朗新科技、恒实科技、国电南瑞、国网信通、远光软件、南网科技、东方电子、万胜智能、南网能源等风险提示：“双碳”政策推进不及预期的风险，虚拟电厂相关技术发展不及预期的风险，电价机制改革推进不及预期的风险，电力市场发展不及预期的风险，行业规模测算偏差的风险，研报使用的信息数据更新不及时的风险等6目录CONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q1.我们如何定义虚拟电厂？Q2.虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？Q3.虚拟电厂在各国如何落地？Q4.我们如何梳理虚拟电厂的产业链？Q5.我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？Q6.虚拟电厂的市场空间有多大？Q7.虚拟电厂的核心标的有哪些？虚拟电厂“七问七答”7CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q1我们如何定义虚拟电厂？8•虚拟电厂（VPP,VirtualPowerPlant）是一种新型电源协调管理系统，虚拟电厂通过信息技术和软件系统，实现分布式电源、储能、可调负荷等多种分布式资源的聚合和协同优化。什么是虚拟电厂：“通信”和“聚合”构建电力能源新生态资料来源：优特科技，中泰证券研究所虚拟电厂三大要素分布式能源储能可控负荷构成要素作用分布式电源分布式电源分布较广，种类众多，发电受自然条件等因素影响，具有随机性特征。在风能水能发电高峰，虚拟电厂可以调节减少火力发电强度，从而调节分布式电源，减少电力浪费储能电力的供给大于需求的时候，将富余的电力流向储能，稳定电网输出功率。当电力供给小于需求时，可以从附近的储能走电，减少电网端的供电压力，从物理层面达到削峰填谷的作用可调负荷冬夏两季用电高峰期，虚拟电厂控制系统通过AI和远程控制，在不影响人体舒适度的情况下调节空气温度；在不影响楼宇安全情况下，调节电梯运行方式；调节楼宇中的储能设备9•作为一个特殊的电厂，参与电力市场和电网运行的协调管理系统。它既可以作为“正电厂”向系统供电调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷。在电网运行方式向源网荷储灵活互动转型和结构向清洁低碳转型的背景下，大力发展虚拟电厂对促进电网供需平衡，实现分布式能源低成本并网，充分消纳清洁能源发电量，推动绿色能源转型具有重大的现实意义。什么是虚拟电厂：“通信”和“聚合”构建电力能源新生态资料来源：国网上海经研院，中泰证券研究所10虚拟电厂各地项目汇总资料来源：舍得低碳，中泰证券研究所发布时间政策名称主要内容2022.1《“十四五”现代能源体系规划》开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网（V2G）能量互动等各类能源聚合的虚拟电厂示范。2022.1《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应，支持用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节。2022.1《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》引导各地区根据实际情况，建立市场化的发电容量成本回收机制，探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式，保障电源固定成本回收和长期电力供应安全，鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节能源的投资建设。2021.7《关于加快推动新型储能发展的指导意见》鼓励聚合利用不间断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施，依托大数据、云计算、人工智能、区块链等技术，结合体制机制综合创新，探索智慧能源、虚拟电厂等多种商业模式。2021.3《关于推进电力源网荷储一体化和多功能互补发展的指导意见》充分发挥负荷侧的调节能力。依托“云大物移智链”等技术，进一步加强源网荷储多向互动，通过虚拟电厂等一体化聚合模式，参与电力中长期、辅助服务、现货等市场交易，为系统提供调节支撑能力。2015.7《关于促进智能电网发展的指导意见》依托示范工程开展电动汽车智能充电服务、可再生能源发电与储能协调运行、智能用电一站式服务、虚拟电厂等重点领域的商业模式创新。省份项目名称运行时间公司详细内容河北国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程2019/12/11国网冀北电力首个实时接入与控制蓄热式电采暖，可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。广东广东深圳自动化“虚拟电厂”2020/10/26深圳供电局首套虚拟电厂系统在深圳110千伏投控变电站投入试运行，承载系统装置占地不足1平方米，却可凭借前沿的通信和自动化聚合技术，发挥与大型电厂等效的调峰、电压控制等功能。华北华北国网综能“虚拟电厂”2020/12/1国网综合能源服务集团有限公司聚合15.4万千瓦可调资源参与华北电力辅助服务市场；该虚拟电厂累计对接筛查负荷20余万千瓦，成功接入可调负荷10万千瓦。江苏江北新区智慧能源协调控制系统“虚拟电厂”2021/1/5江苏南京供电公司通过串联分布式光伏、储能设备及各类可控负荷，参与电网调峰辅助服务市场、按需调减各类能源使用比例。安徽安徽合肥“虚拟电厂”2021/1/25合肥供电公司实现光伏、储能、充（换）电、微电网等多种电力能源形式互联互动；合肥虚拟电厂接入光伏电站达120兆瓦，预计三年内合肥区域虚拟电厂总容量占比将达到夏季降温负荷400万千瓦的近两成。浙江浙江丽水绿色能源“虚拟电厂”2021/3/22浙江电网丽水绿色能源虚拟电厂由全市境内800多座水电站组成、利用光纤、北斗通信等新技术，将全域水电发电信息聚合、进行智慧调度；可参与辅助电网调峰工作。上海上海“虚拟电厂”2021/5/1国网上海电力通过开展规模化的“削峰”和“填谷”，虚拟电厂需求响应行动在不到两天内，累计调节电网负荷56.2万千瓦、消纳清洁能源123.6万千瓦时，减少碳排放约336吨。湖北武汉市“虚拟电厂”试点项目2021/6/1物湖北电网武汉供电公司可在武汉市东西湖、黄陂、汉口后湖、百步亭、徐东、南湖、东湖高新等区域局部降低监控符合70万千瓦，折合电网基建投资12.8亿，减少碳排放300万吨。浙江浙江平湖县城“虚拟电厂”2021/6/21国网平湖市供电公司汇聚分布式发电、储能、工业、综合园区、商业、居民等6大类18小类用户侧资源，建成包含日前、日内、实时可调资源共计200兆瓦以上。广东广州市虚拟电厂2021/9/13广州供电局已注册各类用户30家，完成签约15家，邀约响应能力约250兆瓦，实时响应能力约15兆瓦。广东深圳网地一体虚拟电厂平台2022/11深圳供电局、南网科研院部署于南网调度云、网省两级均可直接调度；负荷侧资源在接到调度下发的调控需求后，10分钟内负荷功率即下调至目标值，为电网提供备用辅助服务。广东国电投深圳能源发展有限公司虚拟电厂平台2022/6/8国电投深圳能源发展有限公司由国家电投集团上海发电设备成套涉及研究院牵头研发，参与广东现货市场交易并获利，平均度电收益0.274亿元。浙江国网浙江综合能源公司智慧虚拟电厂平台2022/6/30国网浙江综合能源公司聚合3.38万千瓦响应资源参与省级电力需求响应市场、所有参与企业均达到补贴最大区间。11虚拟电厂分类：电源型、负荷型、储能型、混合型•特征：具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，能量出售属性不足。负荷型•特征：具有能量出售的能力，可以参与能量市场，并视实际情形参与辅助服务市场。电源型资料来源：能源情报，中泰证券研究所虚拟电厂由可控机组、不可控机组，如风、光等分布式能源、储能、可控负荷、电动汽车、通信设备等聚合而成，并进一步考虑需求响应、不确定性等要素，通过与控制中心、云中心、电力交易中心等进行信息通信，实现与大电网的能量互换。根据虚拟电厂对外特征，不同类型特征的虚拟电厂具有不同的服务能力，虚拟电厂可以分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂等类型。•特征：可参与辅助服务市场，也可以部分时段通过放电来出售电能。储能型•特征：全能型角色。混合型日本和德国以储能和分布式电源作为虚拟电厂的主体，美国则是以可控负荷为主，规模已占尖峰负荷的5%以上。12虚拟电厂关键技术资料来源：36氪研究院，中泰证券研究所虚拟电厂关键技术：协调控制、信息通信、智能计量协调控制技术智能计量技术信息通信技术•5G通信技术•高速载波通信技术•电力光纤专网•电力无线专网•………•实现分布式能源聚合的关键•源网荷互动运行控制技术•分布式电源灵活并网装备及优化调度系统•需求侧可调负荷资源建模与互动技术•千万千瓦级风光电集群源网协调控制关键技术•………•实现分布式能源协调优化•达到对系统高要求的电能输出•基于低压智能开关的智慧物联计量箱技术•直流电能计量检测技术•数字化电能计量检测技术•新能源领域精密测量技术•………•虚拟电厂优化和控制的重要基础•虚拟电厂的核心竞争力在于技术和资源的运用。本质是通过协调控制技术、智能计量技术和信息通信技术将各类分布式发电设备与储能设施结合，对电力负荷进行协调和控制，聚合资源越多，调节能力越强。13资料来源：36氪研究院，中泰证券研究所虚拟电厂关键技术：聚合建模技术源网荷储可调资源灵活聚合出清计划向多市场提交竞价制定市场竞价策略评估市场竞争性预测响应能力聚合分布式资源优化投资组合模型状态监测安全管理确认发电计划提供辅助服务状态参数分配发电计划发电授权运行特性技术确认运行特性•聚合建模技术可以对所有可调资源进行处理，在处理过程中不是对资源进行简单相加，而是考虑网络约束、设备运行约束以及经济特性下聚合的响应能力。聚合时不同聚合方式、资源容量将得到不同的功率范围以及成本函数。通过聚合建模技术选择适当容量比率可以发挥虚拟电厂的经济性和灵活性。14资料来源：《数据驱动技术在虚拟电厂中的应用综述》，中泰证券研究所虚拟电厂关键技术：数据驱动技术CVPPDER信息管理•量测信息•预测数据市场交易管理•制定市场竞标策略•签订交易合同投资组合管理•优化投资组合•确定DER出力电能交易市场电力系统平衡市场TVPP资源技术特性计算•整体外特性的参数表征•对本地网络的实时影响资源管理•资源实时监测•资源信息可视化•签订交易合同•资源优化调控本地网络状态及约束信息市场信息多类分布式能源参数、成本信息输入信息传统发电机组•数据驱动技术是虚拟电厂关键技术，根据具体功能不同，虚拟电厂分为商业型虚拟电厂（CVPP,CommercialVirtualPowerPlant）和技术型虚拟电厂（TVPP,TechnicalVirtualPowerPlant）。•CVPP通过获取分布式能源的运行参数、边际成本、量测及预测结果，结合电价预测结果等市场信息，实现内部聚合分布式能源的投资组合，并参与市场竞标，获取授权后制定合同提供系统平衡、辅助服务等市场服务，并向TVPP提供分布式可再生能源(DER,DistributedEnergyResource)的调度计划及成本信息。•TVPP侧重系统管理角度，结合获取信息，计算内部资源聚合整体的技术特性，关注DER聚合后对本地网络的影响，为配电网运营商(DSO,DistributionNetworkOperator)提供可视化信息，获取满足配网安全稳定的调控指令，制定内部调控方案，实现所聚合的配电网资源主动管理。15虚拟电厂技术难点资料来源：《发展虚拟电厂技术促进新能源优化配置与消纳》，中泰证券研究所虚拟电厂推广存在的技术难点软件开发语言优化调度算法问题功能定位、接入规模及范围研究区块链技术的应用难题如何利用大数据参与协调控制透明可信的交易环境高性能的共识算法高效智能合约引擎新型共识机制匿名性结构优雅语法清晰丰富的第三方库应用领域广泛功能定位接入新能源规模与配置占比新能源接入的合理地域范围参与电网运行的控制范围内部调度外部调度网络约束目标函数云平台支持智能算法算法之间验证16虚拟电厂涉及的分布式电源资料来源：36氪研究院，能源电力说，中泰证券研究所虚拟电厂三大业务板块划分虚拟电厂业务板块：注源控流+电力储备+商业板块“注源控流”业务板块“电力储备”业务板块使分布式发电有组织、有规律地接入系统和服务平台，进行统一协调运维管理，形成一定规模合力，相对可调可控，最终实现并网运行。与此同时，控制调节负荷侧的电力流向及流量。尽可能多地接入可调节用电负荷，使其有序、有规律地按计划用电，并提升综合能效管理，在最大限度地不影响生产生活用电的情况下，综合考虑外部电网供电情况、内部自发电情况、各类用电成本、电网需求侧智能管控等因素，科学合理并按最优经济性安排用电计划。多元化储能是实现“注源控流”的关键支撑。对分散的分布式小型新能源发电进行聚合，实现“小溪入大河、大河入大海”，实现聚合多元化资源更有力量、更易调控、更具操作空间。同时，聚合资源统一服从上级调令在聚合资源圈内配套需要的储能系统。对于“控流业务”同样需要配置配套的储能系统才能更灵活、便捷地制定最佳用电方案。在聚合多类资源后，最终要参与到电力市场中来才能获得收益。商业业务模式主要有2种：其一，电力交易，虚拟电厂可作为售电企业与用户直接交易，或从火电厂购买发电权；其二，辅助服务市场，虚拟电厂通过负荷低谷时减少出力或增加负荷、在负荷高峰时增加出力或削减负荷来参与调峰服务交易，以及类似参与调频等服务市场。商业业务板块发电设备储能设备节电设备屋顶光伏、燃料电池发电机、热电联产系统可再生能源发电设备家用蓄电池、车载蓄电池、电子热水器固定式蓄电池、热泵、蓄热空调、电子热水机空调和照明设备空调、通风设备、风扇、压缩机、冷却器17资料来源：能源情报，中泰证券研究所虚拟电厂发展趋势：从邀约型向市场型阶段类型主要特征目的工具市场关键主体场景第一阶段邀约型通过需求响应激励资金池推动削减峰荷需求响应政府机构供冷供热第二阶段交易型通过电力交易引导主体加入电力市场电力平衡现货市场交易机构调峰调需第三阶段自治型通过信息强化市场主体参与度能源改革智能算法运营机构有源负荷•虚拟电厂发展分为三个阶段，邀约型，交易型和自治型。•邀约型阶段：在没有电力市场情况下，由政府机构牵头，各个聚合商参与，共同完成邀约、响应和激励流程。•交易型阶段：电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场建成后，虚拟电厂聚合商以类似于电厂的形式，参与市场获取收益。•自治型阶段：跨空间自主调度型虚拟电厂。随着电厂聚合的资源种类越来越多，数量越来越大，空间越来越广，形成“虚拟电力系统”，既包括可调负荷、储能和分布式电源等基础资源，也包括这些基础资源整合而成的微网、局域能源互联网。•当前，由于我国目前储能和分布式电源以及电力交易市场尚未发展成熟，虚拟电厂主要处于邀约型向市场型过渡的阶段。18虚拟电厂发展趋势：储能、分布式光伏加速推进资料来源：《多元分布式储能在新型电力系统配电侧的灵活调控研究综述》，中泰证券研究所安全稳定灵活经济市场前景未来方向•储能是虚拟电厂推进的重要方向。•储能自身特征：储能发展能够实现电力市场调频调压及暂态稳定。在不同时间根据分布式电源的特征及用户用电特征进行短期功率的灵活调节，实现灵活性应急的作用。稳定的储能技术能够在电力短缺时释放电能，达到应对中长期能量短缺的效果。•市场发展前景：云储能市场和分布式储能P2P市场是未来的重点发展方向。云储能通过在云端聚合分布式储能资源，为大量的用户提供储能服务。作为共享经济与电力系统储能融合的产物，是未来电网的一个新形态。在能源交互机制基础上，以点对点技术(P2P,(Peer-to-peer)为典型代表的分布式多边交易形式应运而生。这种交易形式可实现配电网能量的就地平衡，在挖掘用户的自主互动特性，减少集中管理模式下的计算压力等方面有诸多优势。电网云储能分布式储能P2P市场19虚拟电厂发展趋势：储能、分布式光伏加速推进资料来源：《多元分布式储能在新型电力系统配电侧的灵活调控研究综述》，北极星储能网，中泰证券研究所•目前虚拟电厂发展着重于负荷调节方面，下一步虚拟电厂发展将围绕推进分布式光伏接入聚合展开。•分布式光伏接入后，可以显著增强虚拟电厂调控的灵活性，使虚拟电厂更好参与电力交易市场。•分布式光伏加速接入可以助推“源网荷储一体化”的落地，将有效解决新能源与传统能源和储能之间协同难、消纳难等制约新能源行业发展的突出“痛点”，助力加快构建以新能源为主体的新型电力系统。荷网源网荷储一体化分布式光伏风电水电储能负荷需求侧负荷设备感知及调控元件物理层信息层应用层蓄冷虚拟电厂类型内容负荷型虚拟电厂指虚拟电厂运营商聚合其绑定的具备负荷调节能力的市场化电力用户（包括电动汽车、可调节负荷、可中断负荷等），作为一个整体（呈现为负荷状态）组建成虚拟电厂，对外提供负荷侧灵活响应调节服务。源网荷储一体化虚拟电厂指列入“源网荷储一体化”试点项目，建成后新能源、用户及配套储能项目通过虚拟电厂一体化聚合，作为独立市场主体参与电力市场，原则上不占用系统调峰能力，具备自主调峰、调节能力，并可以为公共电网提供调节服务。源网荷储一体化示意图源网荷储一体化虚拟电厂源储20虚拟电厂发展趋势：从运营平台到能源互联网资料来源：《基于分布式光伏发电的能源互联网平台研究》，中泰证券研究所•虚拟电厂在我国仍处于试点示范阶段，随着虚拟电厂发展的逐渐成熟，虚拟电厂产业链将会进一步完善，从聚合平台逐步向能源互联网发展。•能源互联网是运用信息通信技术，将分布式能量采集装置，储存装置和各类负载等能源节点互联起来,实现能量双向流动的交换与共享网络。•随着新一代能源技术与移动互联网、大数据等新兴技术的发展，传统能源行业的结构、市场环境和商业模式也在逐渐发生着变化，带动资金、技术和产业，形成集聚效应。虚拟电厂从运营平台向能源互联网方向发展将成为投资领域的新亮点。用户应用系统能源结算与交易平台实时监测与运维系统中央控制系统智能并网终端1智能并网终端2智能并网终端n分布式发电系统11分布式发电系统12分布式发电系统21分布式发电系统22分布式发电系统n1分布式发电系统n2数据分析与服务平台21虚拟电厂相关政策梳理：电力市场持续开放，培育多元市场主体资料来源：36氪研究院，中泰证券研究所发布时间政策名称主要内容2022.1《“十四五”现代能源体系规划》开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网（V2G,Vehicle）能量互动等各类能源聚合的虚拟电厂示范。2022.1《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应，支持用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节。2022.1《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》引导各地区根据实际情况，建立市场化的发电容量成本回收机制，探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式，保障电源固定成本回收和长期电力供应安全，鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节能源的投资建设。2021.7《关于加快推动新型储能发展的指导意见》鼓励聚合利用不间断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施，依托大数据、云计算、人工智能、区块链等技术，结合体制机制综合创新，探索智慧能源、虚拟电厂等多种商业模式。2021.3《关于推进电力源网荷储一体化和多功能互补发展的指导意见》充分发挥负荷侧的调节能力。依托“云大物移智链”等技术，进一步加强源网荷储多向互动，通过虚拟电厂等一体化聚合模式，参与电力中长期、辅助服务、现货等市场交易，为系统提供调节支撑能力。2015.7《关于促进智能电网发展的指导意见》依托示范工程开展电动汽车智能充电服务、可再生能源发电与储能协调运行、智能用电一站式服务、虚拟电厂等重点领域的商业模式创新。22CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q2虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？23资料来源：国家能源局，中泰证券研究所虚拟电厂建设缓解能源保供压力“十四五”现代能源体系规划开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。“双碳”目标推动能源结构转型2022年8月，科技部、国家发展改革委、工业和信息化部等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，统筹提出支撑2030年前实现碳达峰目标的科技创新行动和保障举措，并为2060年前实现碳中和目标做好技术研发储备。“十三五”期间，将全面推进电能替代，实现能源终端消费环节替代散烧煤、燃油消费约1.3亿吨标煤，带动电煤占煤炭消费比重提高约1.9%，带动电能占终端能源消费比重提高约1.5%，促进电能消费比重达到约27%。预计可新增电量消费约4500亿千瓦时，减排烟尘、二氧化硫、氮氧化物约30、210、70万吨。“限电令”难解电力保供压力8月份以来，四川、重庆和部分长江中下游省份(如浙江、安徽、江苏、湖北等)相继发布了限电或者号召节约用电的通知。全社会用电负荷持续攀升，在发电机组应发尽发、外送通道全部满送的情况下，电力供应仍存在较大缺口。用电需求增长，社会用电量提高据国家能源局全社会用电量数据，1~7月，全社会用电量累计49303亿千瓦时，同比增长3.4%。分产业看，第一产业用电量634亿千瓦时，同比增长11.1%；第二产业用电量32552亿千瓦时，同比增长1.1%；第三产业用电量8531亿千瓦时，同比增长4.6%；城乡居民生活用电量7586亿千瓦时，同比增长12.5%。十部委发布《关于推进电能替代的指导意见》虚拟电网发展背景：能源需求转型，用电供需矛盾突出24•围绕电力的产生和消耗，大体分为发电测、电网侧和用电测。•电网对运行安全有严格要求，电网安全的首要目标就是保证发用电的实时平衡，需要发电侧的不断调节去拟合负荷曲线。•新能源发电严重依赖于自然资源（光照强度、风力强度），具有随机性、间歇性和波动性的特点，对负荷的支撑能力不足。•若规模化直接并入电网发电，将会对电网造成巨大冲击，威胁电力系统安全以及供电的稳定性。另外，由于小型分布式新能源发电设施、储能设施、可控制用电设备、电动汽车等的持续发展普及，在用电侧，很多电力用户也从单一的消费者转变为混合形态的产销者，并且各类激增的大功率用电设备（如充电桩）“吃”起电来，也是让电网直呼压力山大，显然不能任由其“胃口大开”一哄而上。因而，新的发用电势态下，“虚拟电厂”应运而生。虚拟电网发展背景：能源需求转型，用电供需矛盾突出资料来源：Robot公众号，中泰证券研究所发电侧用电侧输配电侧储能系统传统发电厂新能源电力强随机波动性随机不确定性用电负荷输配电251184057703566740751837水力发电量火力发电量核能发电量风力发电量太阳能发电量14.60%71.13%5.02%6.99%2.26%水力发电量火力发电量核能发电量风力发电量太阳能发电量供给侧：火力发电仍占主导，水力、风能发电量不稳定资料来源：国家统计局，中商情报网，中泰证券研究所•电力发电结构：我国电力发电仍以火力发电为主，2021年火力发电占比71.13%，水力发电占比14.6%，风力发电占比6.99%，核能发电占比5.02%，太阳能发电量占比2.26%。随着煤炭价格的上涨，发电成本增加，火力发电厂发电意愿下降。•工业发电量走势：工业发电量走势与工业景气程度紧密相关。2022年上半年受疫情影响较大月份，工业发电量有所下降。随着生产的恢复，工业发电量逐步增长。2022年1-7月中国规模以上工业发电量月度走势2021年我国电力发电结构（亿千瓦小时）222.7216.2202.9206.8236.32604.0%0.2%-4.3%-3.3%3.3%4.5%-6.0%-4.0%-2.0%0.0%2.0%4.0%6.0%0501001502002503001-2月3月4月5月6月7月日均发电量（亿千万时）增速（%）26供给侧：火力发电仍占主导，水力、风能发电量不稳定资料来源：全国新能源消纳监测预警中心，中泰证券研究所截至3月底部分地区累计风电装机（万千瓦）截至3月底部分地区累计光伏发电装机（万千瓦）•光伏发电装机量分布不均：2022年一季度，全国光伏新增并网装机1321万千瓦，同比提高138%。新增装机规模较大的省份包括河北180万千瓦、浙江164万千瓦、山东150万千瓦。受地理位置和自然条件影响，光能资源分布不均匀，各省份装机量差异较大。•风电装机量分布不均：2022年一季度，全国风电新增并网790万千瓦，同比增加16.7%。新增并网规模较大的省区主要有吉林163万千瓦、甘肃90万千瓦、山西68万千瓦。截至3月底，全国风电累计并网3.37亿千瓦，同比增加17.6%。一季度海上风电新增并网36万千瓦，受2021年底海上风电国家补贴到期影响，海上风电新增装机规模放缓，同比下降79%。34931656163814251272101947942240714865050010001500200025003000350040002418195918619628918648327521742901000200030004000500027供给侧：火力发电仍占主导，水力、风能发电量不稳定资料来源：国家能源局，观研报告网，中泰证券研究所光伏发电量月度数据（亿千瓦小时）风力发电量月度数据（亿千瓦小时）•风力发电量季节分布不均，夏季发电压力大：受自然条件影响，我国风能资源的季节性较强，规律性大风主要出现在秋冬春三季，小风出现在夏季，夏季风能资源贫乏，风能发电量较低。2021年8月和9月为2021年全年风能发电量的低值。2022年受持续高温干旱天气影响，夏季风能发电压力较大。•光伏发电量增长：根据国家统计局数据显示，2022年7月份我国太阳能发电量累计值为1319.0亿千瓦时，累计增速为13.0%。在装机规模不断增长的情况下，光伏发电量也不断增加。1-6月，我国光伏发电量约2050亿千瓦时，同比增长30%，平均利用率约97%。162.2158.9148.3135.9141.9141.8186.5205.5206.7205.6210.812.1%8.5%4.5%0.4%22.7%18.8%16.8%24.9%8.3%9.9%13.0%0%5%10%15%20%25%30%050100150200250当期值（亿千瓦时）同比增长（%）379.7322.1340.3464.9516.2571.2672.6627.8594.6524.3456.425.4%7.0%19.7%23.5%27.7%30.1%23.8%14.5%-0.7%16.7%5.7%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%01002003004005006007008007月8月9月10月11月12月2022年3月4月5月6月7月当期值（亿千瓦时）同比增长（%）28•用电负荷总量屡创新高：当前社会用电短期峰值负荷不断攀升，加之极端天气的冲击，2022年夏季我国部分地区区域电力供需紧张，国家电网5个区域电网和19个省级电网负荷屡创新高，四川等省份启动了限电措施•用电需求结构变化，电力负荷特性恶化：近年第三产业及城乡居民用电的增长形成了“日内双峰”的特征，同时拉大了用电负荷峰谷差，使能源电力保供形势更为复杂严峻。以上海为例，2020年夏季的最大峰谷差率高达，导致本地发电机组频繁启停，对机组安全性造成了负面影响需求侧：用电侧总量与结构变化提高负荷峰值资料来源：国家能源局，中泰证券研究所694463626716745183240200040006000800010000全社会用电量（亿千瓦时）15.3%14.1%15.2%19.5%22.9%14.6%12.1%11.8%15.1%21.3%0%10%20%30%0100020002022年3月2022年4月2022年5月2022年6月2022年7月第三产业用电量（亿千瓦时）城乡居民生活用电量（亿千瓦时）第三产业用电量占全社会用电量之比（%）城乡居民生活用电量占全社会用电量之比（%）中国全社会用电总量（亿千瓦时）中国第三产业与城乡居民生活用电量（亿千瓦时）29需求侧：节能服务市场持续扩大，新能源汽车销量激增加强电网负荷资料来源：能源情报，艾瑞咨询，中泰证券研究所•节能服务市场规模持续扩大：对于工商业用户而言，节能控制系统能够实现空调、电梯、照明等系统的智能化管控，能够有效降低能耗成本；对于居民用户而言，智能家居能够在供暖、热水供应、制冷等场景下帮助家庭达到节能目的，减少居民电费支出。2021年，中国节能服务市场规模达到6069亿元，保持持续增长态势。•新能源汽车销量激增：截至2022年5月，全国充电基础设施累计数量为358.1万台，同比增加91.5%。2021年，中国新能源汽车销量达到352万辆，同比增长157.7%，新能源汽车销量激增在助力“双碳”目标实现的同时给电力供应带来了较大压力。2016-2021中国新能源汽车销量（万辆）2012-2021年中国节能服务市场规模（亿元）1653215626503127356741484774522259166069010002000300040005000600070002012201320142015201620172018201920202021517812612113735253.3%61.6%-4.0%13.3%157.7%-50%0%50%100%150%200%0100200300400201620172018201920202021新能源汽车销量（万辆）增速（%）30资料来源：《不同模式下电动汽车充电负荷及充电设施需求数量计算》，中泰证券研究所•新能源汽车一日内充电时间分布不均匀：根据南方电网科研院测算，理想情况下，3000台快速充电机可满足10万辆电动汽车的快充需求。实际上，考虑到用户充电的便利性以及16-18点时间段的高充电需求，对发电供给和电力负荷的调节存在较大需求，其数量应在此最小数量基础考虑一定冗余。•电网负荷负担重：根据南方电网科研院测算，考虑误差上限，慢速充电模式下，最大充电负荷为13.4万kW；快速充电模式下，最大充电负荷为10.1万kW。这意味着，为应对10万辆电动车，最高需要设计14万kW的电网负荷。根据艾瑞咨询，2025年中国新能源汽车保有量将达3,284万辆，对应所需的电网负荷应在328.414万kW=4597.6万kW，这将是对电网的极大考验。10万辆电动汽车的总体日充电负荷曲线（万千瓦）1日中正在充电的电动汽车数量（辆）（以10万辆电动汽车为样本仿真模拟结果）需求侧：节能服务市场持续扩大，新能源汽车销量激增加强电网负荷31虚拟电厂兼具灵活性和经济性资料来源：国家电网，《电池储能电站削峰填谷算法分析》，中泰证券研究所•灵活性：把负荷侧的这些资源，包括用电负荷、储能，以及分布式的资源，通过信息化手段和技术自动化手段集合起来，使其具备一个电厂的特性。它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳，配合填谷，能够实现配电网侧新能源的聚合管理、就地消纳及灵活运行。•经济性:投入成本约为火电厂的1/8。我国东西部电力供需关系趋紧，电力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时。峰谷差问题可以依靠多种手段缓解，但总体来看，随着虚拟电厂技术的日渐成熟，虚拟电厂将成为削峰填谷投资成本最低的手段。根据国家电网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足其经营区5%的峰值负荷需要投资4000亿，而通过虚拟电厂，在建设、运营、激励等环节投资仅需500-600亿元，既满足环保要求，又能够降低投入成本。火电厂和虚拟电厂投资成本比较（亿元）虚拟电厂削峰填谷示意图4000550010002000300040005000火电厂虚拟电厂32CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q3虚拟电厂在各国如何落地？33颁发《能源政策法案》，大力支持需求响应建设。欧美虚拟电厂发展历程资料来源：舍得低碳，中泰证券研究所德国、荷兰、西班牙等5国启动全球首个虚拟电厂项目VFCPP丹麦、德国等国家7家公司启动EDISON项目，以电动车系统为核心比利时、德国、法国启动TWENTIES项目，提高海上风电的电能质量。挪威公司Statkraft在德国建立第一个英国、法国、西班牙等8国启动FENIX项目，搭建首个连合欧洲电力系统的虚拟电厂模型2010启动WEB2ENERGEY项目。采用智能计量、智能能量管理和智能配电自动化为支柱技术，聚合多种不同形式电力资源颁布《需求响应国家行动计划》，将需求响应上升到国家层面。美国纽约州ConEdison公司启动CEVPP计划，首次探索虚拟电厂。虚拟电厂开始大规模商业化应用。欧洲2005美国颁布《美国复苏与再投资法案》，划拨45亿美元用于整合需求响应设备和实现智能电网技术。34资料来源：国际能源署，中泰证券研究所德国：虚拟电厂已实现商业化德国现状介绍•德国的虚拟电厂已实现商业化。其主要业务是在批发市场销售100kW以上中型可再生能源电厂生产的电量，在日前市场优化其售电，使这些电厂成为虚拟电厂资源。•虚拟电厂有利于灵活性较高的机组获利。除可再生能源电厂外，燃气热电联产、电池储能、应急发电机和需求响应等都可作为虚拟电厂资源。•其主要应用场景是通过电力市场的灵活电价，引导电厂管辖内系统优化发用电成本，优化交易收益。•在德国，虚拟电厂上中下游产品已经逐渐完备，虚拟电厂可直接参与电力市场进行交易之外，还参与电网系统辅助服务（二次、三次调频）来收取服务佣金，以及针对不同用户都有相应的售电套餐。•根据运营商不同，德国的虚拟电厂大致可分为三种类型：独立虚拟电厂运营商、大型电力公司（跨国、地区和市级企业）以及新型市场参与者。010,00020,00030,00040,00050,000电力消耗量（交通）电力消耗量（生活）电力消耗量（工业）电力消耗量（商业及公共服务）德国1995-2018电力消耗（单位：千吨石油当量）35资料来源：舍得低碳，北极星售电网，中泰证券研究所德国：虚拟电厂以实现碳中和目标碳中和背景下，各国电力行业产生了新的业态和挑战。•电力供给向风光倾斜，储能资源随之增长：风电、太阳能逐渐成为发展重点，发电功率波动性高的特点增加峰谷差，需要从技术或资源层面进行调控。•发电资源分散化程度提升：由于分布式电源技术逐渐成熟，兼具环保与经济性，分布式发电资源数量显著提升。•可控负荷资源数量增加：新能源电动车、工商业节能系统的普及为系统带来更多的可控负荷，加以利用可以平衡电力供需。虚拟电厂能够聚合发电、储能、可控负荷资源，利用算法优化电力调度。其参与需求侧响应或电力交易从而最大化收益，较其他形式的电厂具有成本低、效率高的优势，投入成本约为火电厂的1/8。普遍情况•德国将气候中和目标提前到了2045年，具体计划到2030年德国较1990年温室气体排放量减少65%、到2040年减少88%、到年实现温室气体排放中和、到2050年实现负排放。德国碳中和目标德国大力发展可再生能源•据统计，德国2020年通过发展可再生能源共减少2.27亿吨的温室气体排放，而2020年德国的温室气体总排放量为7.39亿吨，因此大力发展可再生能源是实现德国气候目标路径的重点。•2030年德国可再生能源占比计划从目前的46%提高到80%，占一次能源的比例从目前的20%提高到30%。36资料来源：舍得低碳，全国能源信息平台，中泰证券研究所欧洲：产业链分工明确，商业模式聚焦发电侧欧洲虚拟电厂通常由独立虚拟电厂运营商、发电企业或部分输电网运营商(TSO,TransmissionSystemOperator)提供服务。•从产业链角度：欧洲的电力系统分为发电、输电、配电和售用电环节，而电网运营主体可以划分为输电网运营商和配电网运营商(DSO,DistributionNetworkOperator)。•输电网运营商负责控制和运行输电网，包括监测和控制电网内断路器、开关以及输电网的电压。•配电网运营商负责将能源进行分配和管理，并输送给终端消费者，属于竞争性业务。•欧洲各国根据区域划分输电网运营商的管辖范围，并依靠跨国电网链接，属于区域性垄断业务。基于以上分工，目前商业化欧洲虚拟电厂主要由独立第三方运营商、发电公司或TSO提供服务。•德国四家运营商通过参与欧洲互联电网的方式进行跨国电力交易。德国DSO数量超过900个，分别负责德国900多个配电网区域。随着分布式可再生能源(DER,DistributedEnergyResource)直接输入配电网，以及DER的间歇性和随机性，配电网负载压力增大，因此上游运营商主导的虚拟电厂应运而生。产业链上下游分工明确欧洲虚拟电厂聚焦发电侧，聚合资源参与电力交易或辅助服务实现降本增效。•20世纪初欧洲开始利用可再生能源发电。截至2020年，欧盟可再生能源发电量占比达到38%。由于欧洲发电资源较为分散，早期虚拟电厂主要聚焦于电力供给侧，聚合发电资源，帮助可再生能源稳定并网，协调发电功率。•从收益方式的角度：一方面，虚拟电厂能够帮助发电企业降本增效，并从中获取服务费分成。另一方面，虚拟电厂可以直接参与电力现货交易和辅助服务，获取辅助服务及电力交易收益的分成。聚焦发电测，实现降本增效欧洲部分输电运营商37资料来源：舍得低碳，雪球，中泰证券研究所欧洲：最大的虚拟电厂运营商Next-KraftwerkeNext-Kraftwerke是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一。Next-Kraftwerke成立于2009年，主营业务为应急发电机、风力涡轮机和沼气发电厂的聚合工作，从而弥补电网波动。•2011年，公司研发的虚拟电厂平台首次投入测试，完成了从可再生能源到输电网运营商的储能运输控制。•2020年，公司和东芝成立合资企业，拓宽虚拟电厂在日本的业务布局。•2021年，公司被壳牌公司以现金全资收购。2018年，NextKraftwerke管理了6854个客户资产，包括生物质发电装置、热电联产、水电站、灵活可控负荷、风能和太阳能光伏电站等，容量超5987MW；2019年参与电力交易量15.1TWh，2020年实现营业收入5.95亿欧元，交易电量140GWh；目前，Next-Kraftwerke公司在欧洲多地运营着13930个分布式能源单元，接入发电装机容量10613兆瓦。Next-Kraftwerke介绍Next-Kraftwerke公司的虚拟电厂业务可以分成三种模式：面向发电侧进行能源聚合、面向电网侧进行灵活性储能供应以及面向需求侧的需求响应。•虚拟平台向可再生能源发电企业提供服务可再生能源发电的不稳定性，导致发电商可能无法准时向输电网运营商(TSO,TransmissionSystemOperator)运送电量，并承担违约成本。虚拟电厂实时监测发电情况，避免此类情况，节省成本。此外，虚拟电厂实时监控可再生能源价格，优化电力产品结构，帮助发电商盈利。•虚拟平台向电网侧提供短期柔性储能服务在接收到调整发电量的信号后，虚拟电厂将该信号传递给可再生能源发电厂，发电量进行调整并抵消虚拟电厂中其他单元（光伏太阳能和风能）造成的波动。虚拟电厂通过向TSO提供来自发电侧的调峰、调频服务来赚取收益。•虚拟平台通过控制需求侧的用电量来服务电网侧发电量的增加和用电量的减小的效果相同，虚拟平台可以通过对需求侧的控制来对电网侧进行辅助服务，进而赚取辅助费用。此外，虚拟电厂可以将电网侧的消耗分配到低价时段，降低电力的采购成本。Next-Kraftwerke运营模式Next-Kraftwerke运营模式38资料来源：国复咨询，碳排放，ke科日光伏网，Next-Kraftwerke官网，中泰证券研究所欧洲：最大的虚拟电厂运营商Next-Kraftwerke•NextKraftwerke盈利在于资源聚合能力，虚拟电厂通过市场、技术手段并用，既包含“量”上的整合，更具有“质”上的提升，实现了分布式资源拥有方、虚拟电厂运营方甚至电网方的各方利益共赢。•NextKraftwerke一方面在可再生资源上安装远程控制装置NextBox，对聚合的各个电源进行检测。另一方面，利用生物质发电和水电启动速度快、灵活的特点，参与电网的二次调频和三次调频，获取附加收益。•分布式燃机、生物质等同步发电机输出形式，具有灵活、可调的优势。但边际成本偏高。虚拟电厂可以实现其与大电网的整合，扬长避短，获取最大收益。•虚拟电厂通过聚合资源，量变上升为质变，提高竞争力，在获取最大收益的同时为电网安全稳定运行贡献力量。目前，NextKraftwerke公司占据了德国二次调频市场10%的份额。Next-Kraftwerke优势Next-Kraftwerke欧洲合作伙伴•壳牌收购NextKraftwerke，将有助于加速实现能源体系的脱碳目标。壳牌旗下Limejump经营虚拟电厂业务以及收购德国制造商Sonnen，强势进军储能和虚拟电厂市场。壳牌收购Next-Kraftwerke39资料来源：北极星售电网，美国能源信息署(EIA)，中泰证券研究所美国：虚拟电厂发展早美国现状介绍•美国目前是世界上实施需求响应（DR,DemandResponse）项目最多、种类最齐全的国家，也是较早开展需求侧管理的国家之一。•约有28GW的需求侧资源参与其中，约占高峰需求的6%。家庭虚拟电厂技术兴起，有助于整合更多的屋顶光伏和储能，同时扩大基于时间的费率试点•美国虚拟电厂通过控制电力价格、电力政策的动态变化降低用电负荷或获取电力用户手中的储能来保证电网系统稳定性。•2005年，美国颁发《能源政策法案》，大力支持对需求响应的建设，将需求响应上升到国家发展层面，逐步建立了完善的需求响应管理系统；•2006年颁发《需求响应年度报告》，系统分析需求响应的实施背景与现状、需求响应对系统的影响；•2009年颁发《美国复苏与再投资法案》划拨45亿元用于整合需求响应设备和实现智能电网技术；•2010年，颁发《需求响应国家行动计划》将需求响应上升到国家层面；•2016年，美国纽约州ConEdison公司启动清洁虚拟电厂(CVPP,CleanVirtualPowerPlant)计划，该项目是美国首个虚拟电厂计划；•2017年，美国佛蒙特州、纽约州、德克萨斯州及加利福尼亚州的公共事业公司相继开展虚拟电厂计划，邀请业主参与计划并给予补偿费用；•2021年，Tesla与PE&G在加州推出了虚拟电厂的测试，探索新的商业模式美国发展过程051015202020-07-312020-08-312020-09-302020-10-312020-11-302020-12-312021-01-312021-02-282021-03-312021-04-302021-05-312021-06-302021-07-312021-08-312021-09-302021-10-312021-11-302021-12-312022-01-312022-02-282022-03-312022-04-302022-05-312022-06-30美国电价（所有部门）美国电价（住宅）美国电价（商业）美国电价（工业）美国电价（单位：美分/千瓦时）40资料来源：北极星售电网，中泰证券研究所美国：发展虚拟电厂应对电力供需不匹配问题•美国电价过去20年上涨59%，且美国太阳能资源丰富，因此在激励政策下，家用光伏系统逐渐成为替代选择，实现电力的自发自用。•根据Statista，2021年美国家用光伏装机容量达到22.5GW，同比增长20.9%。•随着户用光伏等需求量的增长，美国逐渐开始实行需求侧响应并将需求侧响应演化为虚拟电厂计划。•具体表现：能源零售商换取家庭一部分电力的控制权，必要时给零售商提供电力；零售商的虚拟电厂聚合这些储能并在用电峰期提供给需要的用户。美国情况•在全球范围内，电力需求不会恒定。在无法大量储存电力的情况下，量出为入才是关键。相比风力和日照，火电机组能一定程度调整自身的发电量。•2010年-2020年，德州风力发电的份额增加两倍，占到当地日常发电量约25%，而在最严重寒潮来袭的前一周，风电占了当地发电量的42%，风电大幅减产将造成“电灾”。•在“碳中和”目标下，风电和光电受人追捧，发电波动性问题日益凸显：发电环节不一定能满足所有用电高峰期需求。为了解决供需不匹配的问题，虚拟电厂供应“弹性电力”，成为其中最环保、经济的方案。•共享经济范畴内，Uber、Airbnb等公司的重点是在于对闲置资源剩余价值的再利用，提高资源的复用率。虚拟电厂通过信息化协调，将资源高效优化利用。美国情况41资料来源：全国能源信息平台，NREL，中泰证券研究所美国：资源分布与经济发展不一致•美国风力发电量及光伏资源不均衡，总体呈现出中部风力发电量多但东西部发电量少的情况•美国东部的太阳能资源与西部差距较大，相比经济东部比西部发达。阿拉斯加州作为孤立地区，因为联网困难、因此最需要新能源来作为主流能源供应的地区，但太阳能资源情差。•东部新能源资源不足，对虚拟电厂的需求更加迫切。美国风电发电量分布图美国光伏资源分布图42资料来源：舍得低碳，《特斯拉新能源生态闭环》，中泰证券研究所美国：商业模式区域差异化高，充分利用资源优势美国电力市场运营商高度分散，虚拟电厂计划通常由公共事业企业或能源零售商运营。•长期的私有化、市场化改革：约40%的区域（中西部为主）由公共事业企业垄断一体化运营，即发输配售垂直管理。约60%的区域由七大独立系统运营商（ISO,IndependentSystemOperator）管理，电力产业链分散为发电主体、输配电主体和能源零售商三个环节。•ISO打破了公共事业企业对发电和输配电环节的垄断，允许各独立储电主体参与到与输配电网的交易中，为虚拟电厂奠定基础。•美国七大ISO负责调度、发电、输电规划以及系统的运行安全和发电端-输配电端（批发市场）、输配电端-零售端（零售市场）市场运行的管辖。其打破了公共事业企业对发电-输配电环节的垄断，允许各独立储电主体参与到与输配电网的交易中。现有美国虚拟电厂计划由公共事业公司或能源零售商承担运营职能。区域差异化，集中度低利用资源优势，大力发展虚拟电网•在过去的几年中，由于受到政府的大力扶持以及自身太阳能资源充沛，美国的光伏发电得到了高速的发展。•巨大的光伏装机容量，使得其利用的太阳能不仅可以满足用户自己的需要，还可以在必要时输入电网进行售卖。在这种情况下，需求侧响应，即用户根据市场需求来调剂其电量的活动进行服务的业务就有了很大的市场。而在这个过程中，虚拟电厂必不可少。43资料来源：《特斯拉新能源生态闭环》，中泰证券研究所美国Tesla：借助智能平台Autobidder，搭建新能源生态体系Tesla虚拟电厂智能平台Autobidder实现在交易端与公用电网的连接，成为特斯拉构建新能源生态体系的基本依托，完成了在能源消费、能源生产和能源交易三大领域的系统化布局，形成“车+桩+光+储+荷+智”的新能源产业生态闭环。•“车+桩”是用能端，通过四代产品迭代更新，从聚焦电动汽车产品开发，形成特斯拉的品牌位势和市场竞争优势到布局太阳能电力业务。以产品+服务的优势吸引更多消费者；•“光+储”是产能端，近期发展迅速。特斯拉收购SolarCity，实现了其光伏业务在产品设计、生产制造、施工安装和运营管理布局。特斯拉根据偏好自主设定用电模式，使储能电池成为智能化家用设备。•“荷+智”是交易端，2017年特斯拉推出集能源交易管理系统、实时交易控制系统和复杂算法库于一体的虚拟电厂智能平台Autobidder，打通分布式能源设备间的数据交互和结算渠道，实现新能源生态体系的整合。新能源产业链：•上游SolarRoof、SolarCity源源不断地生产清洁电能；•中游Powerwall、Powerpack和Megapack三大系列储能产品适应不同场景；•下游各种车型和充电设备提供便捷高效的绿色出行工具和服务，通过Autobidder的实时调度、数据分析和能源交易功能，实现能源生产、能源消费和能源市场的无缝对接。能源生产组件制造光伏发电储能设备家用电车商用电车充电设施电网能源交易能源调度数据分析能源消费特斯拉新能源生态美国：Tesla借助智能平台Autobidder，搭建新能源生态体系44资料来源：国际能源署，中泰证券研究所德国&美国：新能源发电量占比提升德国各能源发电量（单位：GWh）美国各能源发电量（单位：GWh）01,000,0002,000,0003,000,0004,000,0005,000,0001990199520002005201020152020煤石油天然气生物燃料废物焚烧核能水力地热太阳光电太阳热能风能其他来源0200,000400,000600,000800,0001990199520002005201020152020煤石油天然气生物燃料废物焚烧核能水力太阳光电风能其他能源地热•从发电总量来看:1990-2020年，德国发电量一直稳定在60万GWh左右;美国发电量在1990-2005年从322万GWh增长到430万GWh之后，稳定在430万GWh左右。•从能源所占百分比来看：德国与美国各能源发电量所占百分比较为相似，1990-2020年期间煤炭发电量占比逐渐减少，且天然气及核能发电量占比同样较高；不同的是，德国对于核能发电的依赖度逐渐降低，近年来愈加以来风能发电，而美国天然气发电的占比近年来逐渐提高。45资料来源：北极星售电网，舍得低碳，中泰证券研究所中国：虚拟电厂发展处于初级阶段中国虚拟电厂政策有待完善目前，国内虚拟电厂仍处于初级阶段，以试点示范为主。在我国，主要以需求响应为主流，而虚拟电厂侧重点在于增加供给，产生逆向潮流现象。虚拟电厂的发展可分为三个阶段：邀约型、市场型以及跨空间自主调度型虚拟电厂。当前，我国虚拟电厂正处于邀约型向市场型过渡阶段，呈现以下几个特点：•虚拟电厂政策有待完善，亟待出台国家和省级层面专项政策目前，国家层面还没有出台专项的虚拟电厂政策，省级层面仅有上海、广东、山西分别出台了《关于同意进一步开展上海市电力需求响应和虚拟电厂工作的批复》（2020.9.16）、《广州市虚拟电厂实施细则（征求意见稿）》（2021.6.30）和《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》（2022.6.23）。与虚拟电厂相关的政策主要涉及需求响应、辅助服务等。为调动用户侧资源响应电力系统积极性，在2013年需求侧试点基础上，上海、江苏、广东、浙江、山东、河南等14个省区出台了需求响应新政策；江苏、湖北、辽宁、湖南、河南、安徽、福建、贵州、江西等省区，以及东北、华东等五大区域出台或对电力辅助服务政策进行了修订；华北、华中、浙江、江苏等地能源主管部门开放了虚拟电厂等第三方主体和用户资源参与调峰辅助服务身份。中国虚拟电厂发展阶段阶段类型主要特征目的工具市场关键主体场景第一阶段邀约型通过需求响应激励资金池推动削减峰荷需求响应政府机构供冷供热第二阶段交易型通过电力交易引导主体加入电力市场电离平衡现货市场交易机构调峰调频第三阶段自治型通过信息强化市场主体参与力度能源改革能源改革运营机构有源负荷46资料来源：北极星售电网，中泰证券研究所中国：虚拟电厂发展处于初级阶段中国虚拟电厂处于初步阶段•虚拟电厂总体处于试点示范阶段，且省级层面缺乏统一的虚拟电厂平台开展虚拟电厂市场主体主要有冀北电力公司、上海供电公司、合肥供电公司、国网综合能源服务集团有限公司、南方电网公司、国电投公司等。目前，省级层面虚拟电厂平台参差不齐，没有统一的标准和接口。主要是分散的不同市场主体自建虚拟电厂为主，但并没有统一接入到统一的省级/市级/区域级虚拟电厂平台上，实现与大电网的互动控制。•缺乏虚拟电厂的优化调度及对分布式能源的闭环控制在虚拟电厂控制各种分布式能源发电设备、储能系统以及可控负荷的过程中，对其协调控制是关键和难点，目前该功能还有待完善。从聚合的资源来看，主要以负荷侧可调资源为主，外加充电桩和储能车等资源，而对于容量大、资源多而广的分布式光伏等可再生能源不可控，且精准预测能力不足。虚拟电厂国内地区策略差异虚拟电厂商业模式仍不清晰，均处于探索阶段。当前虚拟电厂商业模式尚不清晰，更多的是通过价格补偿或政策引导来参与市场。•江苏主要参与需求响应，进行削峰填谷，在实践规模、次数、品种等方面均位居国内前列；•上海主要参与需求响应、备用和调峰三个交易品种，是国内参与负荷类型最多、填谷负荷比例最高、参与客户最多的；•冀北主要参与调峰为主的辅助服务市场，以促进消纳风电、光伏等可再生能源的填谷服务为主，是少有的完全市场化运营模式；•广东主要参与需求响应市场，但技术难题尚未解决，用户侧资源仍未纳入到调频辅助服务中；•山东试点主要参与现货能量、备用和辅助服务市场交易，完成报价保量参与日前现货、需求侧管理机制的衔接，逐步从政策补贴向市场化过渡。47资料来源：北极星售电网，中泰证券研究所中国：虚拟电厂试点情况省份项目名称运行时间公司资源类型详细内容河北国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程2019/12/11国网冀北电力综合型首个实时接入与拉制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量的16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。广东广东深圳自动化“虚拟电厂"2020/10/26深圳供电局综合型首套自动化虚拟电厂系统已在深圳110千伏投控变电站投入试运行。承载该系统的装置占地不足1平方米，却可凭借前沿的通信和自动化聚合技术，发挥出与大型电厂等效的调峰、电压控制等功能。华北华北国网综能“虚拟电厂”2020/12/1国网综合能源服务集团有限公司综合型聚合15.4万千瓦可调资源参与华北电力辅助服务市场；该虚拟电厂累计对接筛查负荷20余万千瓦，成功接入可调负荷10万千瓦，按照当前接入水平计算，该虚拟电厂每天可创造23万千瓦时的新能源电量消纳空间。江苏江北新区智慧能源协调控制系统虚拟电厂2021/1/5江苏南京供电公司综合型通过串联分布式光伏、储能设备及各类可控负荷，参与电网调峰辅助服务市场，按需增减各类能源使用比例。安徽安徽合肥”虚拟电厂“2021/1/25合肥供电公司综合型实现光伏、储能、充（换）电、微电网等多种电力能源形式互联互动；目前，合肥虚拟电厂接入光伏电站达120兆瓦，相当于新增一座可为18万户居民用户供电的电厂，预计三年内合肥区域虚拟电厂总容量占比将达到夏季降温负荷400万千瓦的近两成，相当于少建设一座80万千瓦传统电厂。浙江浙江丽水绿色能源“虚拟电厂”2021/3/22浙江电网侧重于水电发电侧丽水绿色能源虚拟电厂由全市境内800多座水电站组成，利用光纤、北斗通信等新技术，将全域水电发电信息聚合，进行智慧调度；可参与辅助电网调峰工作。48资料来源：北极星售电网，中泰证券研究所中国：虚拟电厂试点情况省份项目名称运行时间公司资源类型详细内容上海上海“虚拟电厂”2021/5/1国网上海电力侧重于需求侧响应通过开展规模化的“削峰”和“填谷”，虚拟电厂需求响应行动在不到两天时间内，累计调节电网负荷56.2万千瓦，消纳清洁能源123.6万千瓦时，减少碳排放约336吨。湖北武汉市“虚拟电厂”试点项目2021/6/1湖北电网武汉供电公司综合型可在武汉市东西湖、黄陂、汉口后湖、百步亭、徐东、南湖、东湖高新等区域局部降低监控负荷70万千瓦，折合电网基建投资12.8亿，减少碳排放300万吨。浙江浙江平湖县域“虚拟电厂”2021/6/21国网平湖市供电公司综合型汇聚分布式发电、储能、工业、综合园区、商业、居民等6大类18小类用户侧资源，建成包含日前、日内、实时可调资源共计200兆瓦以上。广东广州市虚拟电厂2021/9/13广州供电局侧重于需求侧响应已注册各类用户30家，完成签约15家，邀约响应能力约250兆瓦，实时响应能力约15兆瓦。广东深圳网地一体虚拟电厂平台2021年11月深圳供电局、南网科研院侧重于需求侧响应部署于南网调度云，网省两级均可直接调度；负荷侧资源在接到该局调度下发的紧急调控需求后，10分钟内负荷功率即下调至目标值，为电网提供备用辅助服务广东国电投深圳能源发展有限公司虚拟电厂平台2022/6/8国电投深圳能源有限公司侧重于需求侧响应由国家电投集团上海发电设备成套设计研究院牵头研发，目前参与广东现货市场交易并获利，平均度电收益0.274元浙江国网浙江综合能源公司智慧虚拟电厂平台2022/6/30国网浙江综合能源公司侧重于需求侧响应聚合3.38万千瓦响应资源参与省级电力需求响应市场，所有参与企业均达到补贴最大区间49资料来源：国际电力网，中泰证券研究所中国：经营虚拟电厂以完成“双碳目标”、顶对负荷上升•我国供需两侧发展潜力巨大。“双碳”目标为我国虚拟电厂发展打开市场新增量，并随着相关政策陆续出台，虚拟电厂产业规模有望快速扩大。•进入21世纪以来，北半球夏季高温热浪事件日趋频繁，全球变暖是高温热浪事件频发的根本原因。伴随着炎热高峰而来的电量紧张，随着全国用电负荷的上升，虚拟电厂应运而生。中国情况“双碳”目标风电、太阳能比例提升集中式风电、太阳能电站发电、电网侧储能用户侧储能分布式电源削峰填谷需求提升虚拟电厂可控负荷需求侧响应调峰调频辅助服务电力市场交易商业体工业园区新能源电动车资源聚合资源聚合资源聚合解决参与电能供给侧50资料来源：国网冀北电力有限公司，《中国民商》，中泰证券研究所中国：国网冀北电力公司虚拟电厂简介•电厂规模：国网冀北电力虚拟电厂于2019年12月运行，实时接入11类用户侧可调资源，接入容量约160兆瓦，业务触及张家口、秦皇岛和廊坊三市。冀北电网在新能源装机方面获得亮眼成绩，装机规模已达2014万千瓦，占比57.3%。•面临问题：除解决“发供用瞬时平衡”的问题。目前虚拟电厂应解决的问题是：如何在不影响用户体验的前提下，对需求端进行能耗在线监测，与新能源实时互动，削峰填谷，保持供电平衡，并实现能效最大化。•解决方案：ABB提供解决方案，对其虚拟电厂进行远程电能管理，实现高峰调节和负载转移，提高电力系统效率，保持供电稳定性。ABB借鉴欧洲案例经验，针对冀北电力项目中不同行业9类用户，提供先进的智能配电计量与协调控制技术。智能配电计量：通过智能仪表和数字化设备监测电气参数、环境参数;通过发送参数，远程实现高效电能管理策略，实现高峰调节和负载转移策略。协调控制技术：ABBi-busKNX智能控制系统提供设备的就地和集中控制，为用电负荷实现柔性调节，降低电网峰值负荷。•2020年，冀北电网夏季空调负荷达600万千瓦，10%空调负荷通过虚拟电厂进行实时响应，相当于少建一座60万千瓦的传统电厂；“煤改电”最大负荷将达200万千瓦，蓄热式电采暖负荷通过虚拟电厂进行实时响应，预计可增发清洁能源7.2亿千瓦时，减排63.65万吨二氧化碳。公司规模51资料来源：能源需求侧管理，中泰证券研究所中国：粤能投公司虚拟电厂简介•电厂规模：2022年4月，“粤能投”上线，为所有参与市场交易的负荷聚合商和大用户提供市场化需求响应服务，目前已签约近800个电力用户，覆盖储能、工商业负荷、充电桩、智慧用电设施等各类柔性负荷资源，注册响应容量接近4000兆瓦。•解决方案：“粤能投”以省、地、区、站点的分层模式打造“网格式”服务，提供日前邀约、日内可中断、实时直控三类产品，依据客户类型打造直控与非直控响应能力。•下一步规划：平台将持续孵化虚拟电厂相关产品，并在南方电网五省复用，大力推进光伏等资源接入，预计2022年底聚合可紧急灵活调配柔性负荷资源1180兆瓦，全力支撑广东电网构建不低于最高负荷3%—5%的总体响应规模目标。粤能投app界面展示52资料来源：广东电网能源投资有限公司，中泰证券研究所中国：粤能投用户侧储能项目•3月14日，由粤能投投资、建设的佛山群志光电用户侧储能项目正式投产。该储能系统每天的充放电量达到了32.3MWh，相当于3300多户家庭一天的用电量。•项目规模达9.5MW/19.14MWh，总占地850平方米，是能源投资公司投资建成的广东功率最大的用户侧电化学储能项目（磷酸铁锂），也是南方电网公司2021年新兴业务领域重点项目。•该项目通过“谷充峰放”获得分时价差收益，并为电网提供辅助服务等增加综合收益，为客户创造有效价值超500万元/年，并缓解局部配网峰谷负荷差。•粤能投目前已累计开发持有储能项目25个，规模达162MW。粤能投监控平台界面展示用电分类电价标准（分/千瓦时）居民生活电度电价阶梯电价第一档58.02第二档63.02第三档88.02峰谷电价峰期95.73平期58.02谷期29.01合表电价61.72广州生活用电分段电价53资料来源：风能专委会CWEA，前瞻产业研究院，中泰证券研究所中国：东西能源分布不均，虚拟电厂需求紧迫截至2021年年底部分省份分散式风电累计装机容量（万千瓦）•截至2021年年底，中国分散式风电累计装机容量接近1000万千瓦，同比增长414.6%。分布在27个省（区、市），比2020年增加了8个省份；其中，河南省分散式风电累计装机容量达到315.7万千瓦，占全部分散式风电累计装机容量的31.7%，其次分别为陕西15.5%、山西9.2%、内蒙古8.2%、黑龙江3.7%，排在前五的省份合计占比达到68.3%。•从我国光伏发电行业产业链企业区域分布来看，山东和福建是光伏发电企业分布最多的省份，其次如江苏、山西、安徽等省份光伏发电企业也较多。•从分散式风电累计装机容量地图以及光伏发电行业企业分布地图来看，我国新能源发电呈现不平衡的分布情况315.7153.991.481.837.237.137.035.932.025.305010015020025030035054资料来源：泽平宏观，中泰证券研究所中国：分时电量供需不平衡，弃风弃光电量绝对值攀升分时电量供需不平衡•新能源风电、光伏发电量近年来攀升。与此同时，弃风和弃光电量的绝对量增长显著。•2021年，全国弃风电量206.1亿千瓦时，弃光电量67.8亿千瓦时。弃电总量约为267.48亿千瓦时，同比高增约22.7%。西藏、青海等省份弃光率较高，光伏利用率仅为86.2%、80.2%。•未来，弃风和弃光电量或将在未来一段时间保持上升趋势，新能源发电消纳上网问题仍不容小觑，弃电问题有待解决。储能有利于平滑可再生能源输出，减少新能源风电光伏的弃风弃光，提高新能源电力并网消纳水平。55资料来源：全球能源互联网发展合作组织，AI财经社，舍得低碳，中泰证券研究所中国：商业模式尚在明晰•从国内看，我国虚拟电厂整体仍处于发展初期，主要由政府机构拉动，以现有电力系统下属公司或电网公司进行，市场化参与刚刚开始。且普遍聚焦于需求侧响应模式。•中国有望结合欧洲、美国两种模式，探索出兼顾分布式电源、可控负荷以及储能资源的模式。根据彭博新能源财经研究结果，截至目前虚拟电厂企业商业模式不清晰，实现盈利尚存较大难度。中国商业模式尚在明晰•欧洲——以发电资源聚合为主。i）对发电侧进行能源聚合参与统一调控，避免负电价带来的损失。ii）参与电网侧灵活性调控和电力交易并最大化收益。iii）参与需求响应并获取收益。•美国——以用电侧资源聚合为主2021年美国家用光伏装机容量已达到22.5GW，可实现家庭电力的自发自用，需求侧响应成为了美国应对电力供应紧张的主要措施，并逐渐演化为虚拟电厂计划。代表企业Tesla：与使用者签订协议，参与需求侧响应并获取补贴收益。欧美商业模式总结国家能源结构虚拟电厂聚焦资源虚拟电厂盈利方式虚拟电厂发展阶段中国风电、光伏装机容量占比约为24%；可再生能源发电量占比约为30.6%，其中风电、光伏发电量占比约为12%分布式发电、储能以及可控负荷需求侧响应补偿及辅助服务收益邀约型，仍处于试验阶段美国可再生能源发电量占比接近20％分布式发电资源电力市场交易及辅助服务收益市场交易型，已实现商业化落地欧洲风电、光伏装机容量占比约为34%；风电、太阳能发电量占比约32%家用储能、光伏等可控负荷需求侧响应收益市场交易型，已实现商业化落地56资料来源：国际能源署，中泰证券研究所中国：发电总量大幅增长，新能源占比逐步提升中国各能源发电量（单位：GWh）•从发电总量来看:1990-2020年，中国发电量从65万GWh增长到747万GWh，相较于德国及美国有大幅增长；•从能源所占百分比来看：煤炭发电量占总发电量的百分比近年来略有下降，但是由于发电总量的上升，对于煤炭的需求仍然在升高；中国的发电能源种类日益丰富，太阳光电，风能以及天然气发电量占比升高，由于我国石油产量较低，所以2010年之后，石油发电占比降低。02,000,0004,000,0006,000,0008,000,0001990199520002005201020152020煤石油天然气水力地热太阳光电风能潮汐能核能生物能源废物焚烧太阳热能中国各能源发电量占比0%50%100%1990199520002005201020152020煤石油天然气水力地热太阳光电风能潮汐能核能生物能源废物焚烧太阳热能57资料来源：成都市科技顾问团，电缆网，舍得低碳，国际电力网，中泰证券研究所各国虚拟电厂市场规模增长潜力大•NextKarftwerke致力于将可再生能源与商业和工业电力用户以及储能系统汇集在一起。截止2020年6月，NextKraftwerke已有9516个聚合单元8179MW联网装机容量、6.277亿欧元营业额，其发电能力相当于4座核电站。•到2035年，德国将需要拥有233至261吉瓦（GW）的可再生能源发电能力，而截止到2021年底的预测为130吉瓦，即到2035年，德国可再生能源产能需要翻一番。电网运营商表示：可再生能源在电力生产中的比重上升是电网发展的主要动力。•德国计划到2030年至少贡献65％的电力输出，与1990年的水平相比，其二氧化碳排放量至少减少了55％。•TSO表示：到2035年绿色电力将占总发电量的70％至74％。光伏容量也将大幅增加。德国计划在2022年之前关闭其核电厂，并在2038年之前关闭燃煤电厂，实现南部的工业地区与北部的更多风电场连接。德国市场规模•美国加利福尼亚州开展电力需求侧管理，为协助电网应对压力。电力系统运营商正通过虚拟电厂利用家庭电池等分布式能源，有助于避免夏季用电高峰期停电。据彭博新能源财经估计，到2030年加利福尼亚州家庭电池总容量将达到5600MW。美国市场规模从各省电力现货交易试点情况和缺电情况来看，预计广东、浙江、江苏有望最先发展虚拟电厂；虚拟电厂项目也将从以聚合可控负荷为主，逐渐向聚合多种分布式发电、储能资源的综合型项目发展。•以广东电力为参考：经测算，需求响应退补后，预计每年广东省内虚拟电厂的收益空间约为83亿元，对应预计全国虚拟电厂收益空间约为870亿元。•以冀北虚拟电厂为例：2020年，冀北电网夏季空调负荷达600万千瓦，10％空调负荷通过虚拟电厂进行实时响应，相当于60万千瓦的传统电厂效能；“煤改电”最大负荷将达200万千瓦，蓄热式电采暖负荷通过虚拟电厂进行实时响应，预计可增发清洁能源7.2亿千瓦时，减排63.65万吨二氧化碳。中国市场规模58CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q4我们如何梳理虚拟电厂的产业链？59资料来源：36氪研究院，中泰证券研究所虚拟电厂产业链图谱虚拟电厂产业链图谱上游：基础资源中游：系统平台下游：电力需求方工业商业和公共建筑居民可控负荷太阳能光伏电池发电风力涡轮机发电水力发电储能分布式能源机械储能化学储能电磁储能相变储能系统平台电网公司售电公司大用户工业企业商业用户独立售电公司拥有配网运营权的售电公司电网领域的售电公司60聚焦虚拟电厂上游：基础资源分类资料来源：《我国虚拟电厂发展研究》，中泰证券研究所基础资源可调负荷分布式电源储能工业建筑交通连续性工业非连续性工业公共建筑商业建筑居民住宅岸电公共交通私家电动车小型燃机小型光伏小型风电小型风电小型水电小型生物质发电小型生物质发电燃料电池组合型分布式电源机械储能相变储能连续性工业非连续性工业连续性工业非连续性工业连续性工业非连续性工业化学储能电磁储能非连续性工业、电动交通和建筑空调是调节意愿、调节能力和调节聚合成本俱佳的优质可调负荷资源61CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q5我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？62•电价是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：峰谷电价差越大，用户购买辅助服务和需求侧响应的激励也就越大；电价平均水平越高，用户购买能效优化服务、虚拟电厂进行现货交易的收益也就越大。因此，电价机制改革进程是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素•分时电价机制进一步完善，拉大峰谷价差：2021年7月，国家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知》，合理确定峰谷电价价差，系统峰谷差率超过40%的地方，峰谷电价原则上不低于4：1，其他地方原则上不低于3：1；建立尖峰电价机制，尖峰电价在峰段电价的基础上上浮比例原则上不低于20%。在《通知》发布后，多省市相应政策，制定出台了相应的峰谷电价政策•电价机制改革推高电价：自2021年7月推进分时电价机制与2021年10月燃煤上网电价政策的调整以来，电力生产工业生产者出厂价格指数不断走高，这体现了上网电价的提高。我们预计，随着市场化电价机制改革的不断深入，我国上网电价上涨的趋势仍将持续盈利能力影响因素：电价机制改革资料来源：国家统计局，国家发改委，中泰证券研究所电力生产工业生产者出厂价格指数(上年同月=100)90951001051101152019年9月2019年11月2020年1月2020年3月2020年5月2020年7月2020年9月2020年11月2021年1月2021年3月2021年5月2021年7月2021年9月2021年11月2022年1月2022年3月2022年5月2022年7月电力生产工业生产者出厂价格指数(上年同月=100)63•电价机制改革持续深化：2021年10月12日，国家发展改革委对外发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》，要求有序放开全部燃煤发电电量上网电价，取消目录销售电价，加强与分时电价政策衔接，明确燃煤发电市场交易价格浮动范围扩大至上下浮动原则上均不超过20%，高耗能企业交易电价不受20%限制。此政策推翻了此前电价“只降不升”的预期，标志着我国交易电价市场化形成机制基本建成，电价改革迈入新阶段。我们预计，随着新型电力系统的加快构建，电价机制改革将不断深化，推动电力回归商品本质，并持续拉大电价峰谷价差、推高电价平均水平盈利能力影响因素：电价机制改革资料来源：国家发改委，北极星电力网，中泰证券研究所电价改革历程2004年前2004年2012年2015年2020年2021年分时电价机制开始逐步推行，各地实行的电价机制较为复杂煤电价格联动周期6个月，标杆电价确立，电企承担30%的煤价上涨责任完善煤电价格联动机制，以年度为周期，电企承担10%的煤价上涨责任电价调整的依据是中国电煤价格指数，煤电价格实行区间联动，分档累退联动取消煤电价格联动机制，燃煤发电标杆电价实行“基准+浮动”有序放开煤电上网电价，扩大市场交易电价浮动范围，取消工商业目录销售电价64•现货市场建设是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：电力现货交易与中长期交易互为补充，其中现货市场具有重要的价格发现功能，中长期市场的电力价格往往根据现货市场价格而定，因此电力现货市场建设是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素•电力现货市场建设加速推进，形成“8+6”试点格局：2017年8月，国家发改委、能源局印发《关于开展电力现货市场建设试点工作的通知》，在南方（以广东起步）、浙江、蒙西、山东、山西、福建、甘肃、四川8地开展电力现货市场试点工作；2021年5月，国家发改委、能源局发布《关于进一步做好电力现货市场建设试点工作的通知》，在上海、安徽、江苏、辽宁、河南、湖北6省市开展第二批电力现货市场试点工作•电力现货交易规则不断完善：2019年7月，国家发改委、能源局编制《关于深化电力现货市场建设试点工作的意见》，明确建立以中长期交易为主、现货交易为补充的电力市场，并且要求跨省中长期电力交易的偏差部分按照受（送）端省份现货市场规则进行结算；2021年11月，国家电网有限公司经国家发改委、能源局同意，正式印发《省间电力现货交易规则（试行）》，对电力现货交易的具体方式、机制和步骤作了明确的设计盈利能力影响因素：电力市场改革推进，电力现货市场建设推进资料来源：国家发改委，国家能源局，君和，中泰证券研究所省间电力现货交易流程现货交易准备进行预计划交易前信息公告市场主体申报交易现货交易出清对申报电力和价格进行折算集中竞价出清和计算出清编辑价格出清结果管理发布对出清的结果进行安全校核对出清的结果进行必要的调整发布日前现货交易结果65•统一电力市场建设是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：对基础资源的聚合能力是决定虚拟电厂竞争力的重要因素，而统一的电力市场将为虚拟电厂提升跨空间资源聚合的能力打开空间，奠定虚拟电厂商业模式向跨空间自主调度型阶段发展的基础•目标2030年基本建成统一电力市场：全国统一电力市场体系建设提速：2022年1月，国家发改委、能源局印发《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》，制定了推进全国统一电力市场建设的总体目标，即2025年初步建成全国统一电力市场体系，国家市场与省（区、市）/区域市场协同运行，电力中长期、现货、辅助服务市场一体化设计、联合运营；2030年基本建成全国统一电力市场体系，国家市场与省（区、市）/区域市场联合运行，新能源全面参与市场交易•统一电力市场率先在南网落地，交易总量与交易主体扩容：2022年7月，覆盖范围包括广东、广西、云南、贵州、海南等五省区，涵盖电力中长期、现货、辅助服务交易，按照同一个交易规则和技术标准运行的南方区域电力市场启动试运行，标志着全国统一电力市场体系加速构建。根据南方电网的预计，2022年南方区域电力市场累计市场化交易电量将达到1.11万亿千瓦时，接近云南、广东、贵州三省在2021年的全社会用电量总和。到2023年底，市场化交易电量占比将达到80%左右，参与交易的市场主体将增加到800多万户，是之前的80倍。我们预计，随着全国统一电力市场建设在未来进一步推进，电力市场交易总量与市场主体的数量将进一步增加，对电力系统综合调节能力的要求将随之提升，从而带动对虚拟电厂辅助服务的需求盈利能力影响因素：电力市场改革推进，统一电力市场建设加速资料来源：国家发改委，国家能源局，南方电网，中泰证券研究所66•商业模式顶层设计是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：我国虚拟电厂总体处于试点阶段，多数试点项目涉及的业务场景较为有限。并且省级层面缺乏统一的虚拟电厂平台，已建的虚拟电厂平台没有统一的标准和接口，以分散的不同市场主体自建虚拟电厂为主，这限制了虚拟电厂聚合基础资源能力的提升上限。因此我们认为，虚拟电厂盈利能力的提升，需要顶层设计提供统一的省级/市级/区域及虚拟电厂平台，实现与大电网的互动控制，从而开辟应用模式拓展的新空间•虚拟电厂商业模式顶层设计尚待完善：目前，国家层面的虚拟电厂专项政策尚未出台，省级层面仅有上海、广东、山西分别印发了了《关于同意进一步开展上海市电力需求响应和虚拟电厂工作的批复》、《广州市虚拟电厂实施细则（征求意见稿）》和《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，亟待出台国家层面和更多省级层面的专项政策。我们预计，随着国家层面顶层设计的完善与统一的虚拟电厂平台的建设，虚拟电厂涉及的业务场景与盈利方式将进一步多样化发展盈利能力影响因素：商业模式的顶层设计资料来源：《虚拟电厂市场发展前景及实践思考》，36氪研究院，广州市工业和信息化局，中泰证券研究所我国虚拟电厂试点案例主要参与场景地区需求侧响应辅助服务交易能效优化现货交易江苏✔浙江✔✔上海✔✔冀北✔✔广东✔67CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q6虚拟电厂的市场空间有多大？68虚拟电厂的业务场景主要有辅助服务交易、需求侧响应、现货交易与能效优化•辅助服务交易：参与电网调峰、调频、备用，通过调配可控资源提供发电容量，保证电网稳定运行，并获取补贴收入•需求侧响应：虚拟电厂根据合同要求按时按容量切负荷，保障电网供需平衡，并获取补贴收入•现货交易：代表产销者集群在电力现货市场进行交易，优化电网运行供需，并获取分成收入•能效优化：为大用户提供能源资源优化管理服务，预测电力市场价格波动，帮助用户决策可调负荷的用电行为，代理购电业务，提供智能用电方案，并从客户获取分成收入虚拟电厂业务场景资料来源：36氪研究院，国网冀北，中泰证券研究所虚拟电厂业务场景虚拟电厂中长期市场实时市场大用户直接交易现货交易辅助服务交易需求侧响应参与电网调峰、调频、备用，保证电网稳定运行虚拟电厂根据合同要求按时按容量切负荷，保障电网供需平衡能源资源优化管理电网运行供需优化69虚拟电厂投资市场规模测算：预计2030年近千亿元资料来源：中电联，全球能源互联网发展合作组织，国家发改委，国家能源局，中泰证券研究所最大负荷（亿千瓦）•用电负荷持续增加：根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦•新能源装机量提升，增强电力系统稳定性需求：《“十四五”现代能源体系规划》提出了2025年电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的3%~5%的目标。考虑到可调负荷资源响应能力需要随新能源占比的不断提升而增强，我们预计2025年、2030年可调负荷资源库分别占最大用电负荷的5%、6%，对应资源库容量分别为7850、10,920万千瓦可调负荷资源库容量（万千瓦）15.718.21414.51515.51616.51717.51818.52025E2030E最大负荷（亿千瓦）7850109200200040006000800010000120002025E2030E可调负荷资源库容量（万千瓦）70虚拟电厂投资市场规模测算：预计2030年近千亿元资料来源：《我国虚拟电厂发展研究》，国家电网报，国家电网，中泰证券研究所•可调负荷资源库投资成本推算：根据国家电网2020年的测算，若通过建设虚拟电厂满足其经营区5%的峰值负荷需求，建设、运维和激励的资金规模为400-570亿元，我们假设其中虚拟市场投资规模为400亿元。根据国家电网报消息，2020年国家电网经营区最高负荷为8.75亿千瓦，满足其经营区5%的峰值负荷需求所需的可调资源库容量为4375万千瓦。由此可推算出，虚拟电厂可调负荷资源库的投资成本约为914元/千瓦2020国家电网经营区峰值负荷（亿千瓦）8.75所需响应能力占比5%所需可调负荷资源库容量=国家电网经营区峰值负荷所需响应能力占比（亿千瓦）0.4375=8.755%测算虚拟电厂建设投资资金（亿元）400投资成本=测算虚拟电厂建设投资资金/所需可调负荷资源库容量（元/千瓦）914.2857=400/0.437571虚拟电厂投资市场规模测算：预计2030年近千亿元资料来源：《我国虚拟电厂发展研究》，国家电网报，国家电网，中泰证券研究所•可调负荷资源库建设需求将拉动虚拟电厂投资：根据以上推算而来来的可调负荷资源库容量、投资成本计算，预计2025、2030年虚拟电厂投资规模将分别达到718、998亿元2025E2030E全社会用电量（万亿千瓦时）9.210.7最大负荷（亿千瓦）15.718.2响应能力占比（%）5%6%可调负荷资源库容量=最大负荷响应能力占比（亿千瓦）0.785=15.75%1.092=18.26%投资成本=测算虚拟电厂建设投资资金/所需可调负荷资源库容量=（元/千瓦）914914虚拟电厂投资市场规模=可调负荷资源库容量投资成本（亿元）718=0.785914998=1.09291472虚拟电厂运营市场规模测算：预计2030年上千亿元资料来源：全球能源互联网发展合作组织，《我国虚拟电厂发展研究》，中泰证券研究所最大负荷（亿千瓦）•平抑峰值负荷服务带来虚拟电厂的运营价值：我们认为虚拟电厂的核心服务为平抑峰值负荷，因此我们将测算虚拟电厂用可调负荷资源库解决峰值负荷调节问题所带来的平抑负荷的价值，并将之作为虚拟电厂运营市场规模的估计•调峰需求带动虚拟电厂运营市场规模：根据全球能源互联网发展合作组织的预测，最大负荷则将在2025年、2030年分别达到15.7、18.2万亿千瓦。《“十四五”现代能源体系规划》提出了2025年电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的3%~5%的目标。考虑到可调负荷资源响应能力需要随新能源占比的不断提升而增强，我们预计2025年、2030年可调负荷资源库分别占最大用电负荷的5%，对应峰值标准分别为95%、94%。根据《我国虚拟电厂发展研究》，目前全国各地尖峰负荷都在50个小时之内，考虑到虚拟电厂等削峰填谷措施落地的影响，我们预计2025年、2030年峰值符合市场分别为50小时、60小时，对应虚拟电厂参与平抑的用电量分别为745.75、1,026.48亿千瓦时预计虚拟电厂参与平抑的用电量（亿千瓦时）15.718.21414.51515.51616.51717.51818.52025E2030E最大负荷（亿千瓦）745.751026.480200400600800100012002025E2030E虚拟电厂参与平抑的用电量（亿千瓦时）73虚拟电厂运营市场规模测算：预计2030年上千亿元资料来源：全球能源互联网发展合作组织，《我国虚拟电厂发展研究》，广州市工业和信息化局，中泰证券研究所•平抑用电单位价值估计：《广州市虚拟电厂实施细则》规定削峰响应补贴标准为0-5元每千瓦时，据此我们估计平抑尖峰负荷的单位价值为2.5元/千瓦时，因此2025年、2030年虚拟电厂平抑尖峰负荷的价值分别为1864.38亿元、2566.20亿元•虚拟电厂运营市场规模测算：假设虚拟电厂与可调负荷按照1：1的比例对平抑尖峰负荷的价值进行分成，则2025年、2030年虚拟电厂的运营市场规模将分别达到932.19亿元、1,283.10亿元2025E2030E最大负荷（亿千瓦）15.718.2响应能力占比（%）5%6%峰值标准=1-响应能力占比（%）95%=1-5%94%=1-6%峰值负荷时长5060参与平抑的用电量=最大负荷峰值标准峰值负荷时长（亿千瓦时）745.75=15.795%501026.48=18.294%60平抑尖峰负荷单位价值（元/千瓦时）2.52.5平抑尖峰负荷的价值=参与平抑的用电量平抑尖峰负荷单位价值（亿元）1864.375=745.752.52566.2=1026.482.5分成比例50%50%虚拟电厂运营市场规模=平抑尖峰负荷的价值分成比例（亿元）932.1875=1864.37550%1283.1=2566.250%74CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所Q7虚拟电厂的核心标的有哪些？75国能日新资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所•公司名称：国能日新科技股份有限公司（StatePowerRixinTech.Co.,Ltd.）•公司亮点：发电功率预测市场龙头企业•核心竞争力：功率预测的精度、对产品问题的快速反馈和对客户需求的及时响应等优质的后续服务。•业务收入：公司主要向新能源电站、发电集团和电网公司等新能源电力市场主体提供以新能源发电功率预测产品（包括功率预测系统及功率预测服务）。国能日新的主营业务中，单站功率预测产品为其主要的收入来源。国能日新（301162.SZ）简介功率预测方案风光预测系统风光预测系统风光预测系统定制化智能化产品化新能源快速频率响应系统自适应学习算法深度学习控制算法SCADA基础数据平台AGC、AVC和快速频率响应定制化服务基础算法3+1平台部署需求导向76国能日新:核心业务市场空间仍在发展资料来源：沙利文，招股书，中泰证券研究所66%12%15%6%1%单站功率预测产品其他产品与服务新能源并网智能控制系统电网新能源管理系统新能源电站智能运营系统•核心业务市场占有率领先：国能日新的主营业务中，单站功率预测产品为其主要的收入来源，2022上半年实现收入0.89亿元，收入占比66%。作为新能源发电行业的衍生行业，发电功率预测市场的市场规模尚在拓展，截至2019年我国发电功率预测市场的市场规模约为6.34亿元，相比于2014年的复合增长率为13.90%，其中，国能日新在风力发电功率预测市场占有率达18%，光伏发电功率预测市场占有率达22%，在发电功率预测市场独占鳌头。6.3413.4113.90%16.20%13%13%14%14%15%15%16%17%024681012141620192024E市场规模（亿元）市场规模（亿元）复合增长率2019发电功率预测市场占有率2022H1主营业务收入占比18.80%国能日新其它22.10%国能日新其他我国发电功率预测市场的市场规模•风力市场•光伏市场77朗新科技资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所•公司名称：朗新科技集团股份有限公司（LongshinetechnologyGroupCo.,Ltd.）•公司亮点：新一代电力营销系统核心参与者•核心竞争力：电力营销系统•主营业务：软件服务、平台运营、智能终端•主要产品：咨询规划、软件设计开发、软件实施服务、软件运行维护、SaaS服务、数字生活场景平台、互联网电视开放平台、智能终端业务•业务内容：专注于“能源数字化”，长期在数字能源、数字生活、数字城市、产业互联网等领域，助力企业和政府进行数字化转型；以“数字化技术+能源互联网”解决方案构建低碳绿色的数字生活和数字城市新场景、提升产业能效，践行国家“双碳”战略。朗新科技（300682.SZ）简介发电厂用电方业扩、计量、抄表、核算收费、维修、检查、线损、稽查售电公司大客户交易机构集中竞价双边协调挂牌交易产品定价、渠道管理分销促销客户关系管理传统电力营销电力市场化营销78朗新科技:“双轮驱动”发展战略资料来源：wind，招股书，中泰证券研究所12.4011.1114.2014.4117.6223.712.965.918.480102030201920202021互联网业务能源数字化能源互联网线性(能源数字化)主营业务收入•“双轮驱动”战略：集团的收入结构从单一的面向B/G端客户的软件服务收入，逐渐转变为软件服务收入和面向C端的持续运营服务收入并重的结构，“能源数字化”业务和“能源互联网”业务并驾齐驱。•数字化业务稳定增长：公司能源数字化业务2021年实现营收23.71亿元，同比增长34.95%，能源互联网业务2021年实现营收8.48亿元，业务保持稳步增长。能源互联网平台服务收入软件服务用户服务运营收入能源数字化能源互联网B/G端能源企业政府C端新能源用户车主业主79恒实科技资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所•公司名称：北京恒泰实达科技股份有限公司（BeijingE-TechstarCo.,Ltd.）•公司简介：恒实科技深耕电力市场二十多年，参与建设了国网冀北虚拟电厂等多个国家级项目，在虚拟电厂市场中扮演能源聚合商、能源投资商、能源运营商三个角色，占据产业链核心地位。•商业模式：作为负荷聚合商，聚合长尾需求侧资源，提供需求侧的电力预测曲线，并参与电网的需求侧响应获取补贴分成；作为综合能源改造投资商，公司对客户用能设施设备进行投资改造，按照投资比例获得资源获取收益；作为综合能源运营商，公司为用电客户提供用能运营服务，为客户提供用能优化、用能策略设计、碳减排、增值创收服务。恒实科技（300513.SZ）简介能源聚合商能源投资商能源运营商电力交易市场综合能源改造多能互补优化运营以调峰、调频、碳交易为主要产品以单位能源贡献峰值最优为运营目标以环保储能为主要投资方向虚拟电厂80恒实科技：虚拟电厂综合能源业务全能企业资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所负荷聚合商电网（调度交易中心）负荷聚合商柔性负载分布式储能分布式电源辅助服务电量交易协调控制利益划分电网状态感知和竞价博弈选优内部资源优选决策决策充电桩空气/地源热泵储能电网光伏云平台微电控制器能源运营商能源投资商客户融资机构能源投资商实现的节能量客户获得100%的节能收益根据投资比例向投资商付款投资改造81国电南瑞资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所•公司简介：国电南瑞(600406.SH)是首位上市的国家电网直属单位，是以能源电力智能化为核心的能源互联网整体解决方案提供商，是我国能源电力及工业控制领域卓越的IT企业和电力智能化领军企业。•公司亮点：支撑国网能源互联网建设的核心单位•核心竞争力：作为能源互联网龙头企业，国电南瑞产业链完善，涵盖发、输、变、配、用、调度、信息通信等各领域，生产、传输、分配全过程；下游需求稳定，掌握国家基础设施建设的核心技术。2021年公司总资产达到699亿，同梯队的许继电器高出4倍多，总营业收57.5亿，比许继电器高出2倍多，稳居同行第一。国电南瑞（600406.SH）简介910378413160422431833592528515115407496660243851844142024.20%22.30%16.00%11.50%9.50%7.60%3.10%2.00%1.80%1.20%0.50%0.40%0%5%10%15%20%25%30%020000400006000080000100000南京南瑞国电南瑞四方股份许继电气国电南京长园深瑞上海思源积成电子东方电子南京磐能金智科技南京电研2021年国网继电保护中标企业情况中标金额占比•国网能源互联网建设核心单位：2021年国网继电保护中标企业中，国电南瑞和其全资子公司中标金额合计占比46%，接近一半。82国电南瑞：下游需求稳定资料来源：国家电网，公司官网，招股书，中泰证券研究所调度用电发电输电变电调度自动化运营监控中心火电厂自动化系统水电厂自动化系统换流阀、直流控制保护保护监控配网变压器、断路器配网主站、终端用电信息采集能源管控系统产业链覆盖各领域全产业链产品一体化整体解决方案智能用电智能配电智能变电信息通信综合能源智能运检工业控制市政环保轨道交通智能调控三大核心设备占总体预算供应厂商市场占比直流特高压重点设备换流阀40%国电南瑞40%许继电气35%中国西点20%四方股份5%换流变压器50%特变电工40%中国西电25%保变电器25%直流控制保护5%国电南瑞50%许继电气40%四方股份8%调度自动化运营监控中心火电厂自动化系统水电厂自动化系统换流阀、直流控制保护保护监控配网变压器、断路器配网主站、终端用电信息采集能源管控系统•下游需求稳定：国电南瑞打破国际上换流阀技术垄断格局，在直流特高压核心设备换流阀市场占据40%投资份额，在国内处于领先地位。特高压是我国新基建重点领域，近年来随着政策支持力度加大，业务增量上升空间巨大，国电南瑞收入前景可观。83国网信通资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所•公司简介：国网信通是能源互联网领域国内领先的云网融合技术产品提供商和运营服务商，打造以“数字底座+能源应用”为核心定位的云网融合产业布局，经过长期技术创新与产业发展，形成电力数字化服务、企业数字化服务、云网基础设施三大业务板块•公司亮点：支撑国网能源互联网建设的核心单位•业务收入：电力数字化营收稳定，“云网融合”推进业务协同，成为新的收入增长入口。渗透专业细分领域，已形成“中台+业务”的企业数字化业务创新，自主研发的“小喔”RPA工具面向国家电网16个省市实现拓展，市场规模大幅增长，数字化服务转型加快，中长期业绩有望充分兑现。国网信通（600131.SH）简介支撑协同企业数字化服务电力数字化服务财务管理人力管理物资管理融入数字化技术嵌入电网生产各环节配电用电发电企业经营管理各领域云网融合云平台物联管理平台数据中站人工智能平台84国网信通：“云网融合”带来新增长点资料来源：公司官网，公司公告，中泰证券研究所38.4736.5326.2220.7919.7715.2013.6010.770.240.010.0118.8413.078.528.665.782.472.330.080.090%20%40%60%80%100%20212020201920182017云网基础设施企业通用数字化应用电力数字化应用其他其他业务云应用企业运营支撑服务云平台外购电自产电过网费c2017-2021国网信通分产品营业收入构成（亿元）74.4669.9066.640.200.210.2410.7711.218.210%20%40%60%80%100%20212020201920182017信息通信其他其他业务电力行业2017-2021国网信通分行业营业收入构成（亿元）•营业收入分产品构成：2021年公司电力数字化服务实现营收15.20亿元，该板块收入增幅稳定，主要是紧抓新型电力系统建设契机，稳步提升电网数字化转型业务基本盘，瞄准电力体制改革打通的新赛道，加速发力能源运营服务。云网基础设施板块实现营业收入38.47亿元，占主营业务收入的50%以上，成为收入新的增长点。•营业收入分行业构成：公司从2019年经历重大资产重组后，由发供电业务转型为信息通信业务，重点立足能源领域，到2021年在信息通信领域已达到74.46亿元，在产业链各环节占据了核心竞争力。85国网信通：“小喔数字员工”为企业增效减负资料来源：公司官网，中泰证券研究所小喔数字员工运行图③RPA客户端⑤RPA服务中心②RPA设计器④自动化作业集群①RPA应用数据统计核对数据录入流转业务监控值守云端部署•共享机器人服务集群•共享RPA应用市场•机器人开发教学与辅导服务、平台运营服务本地部署部署快升级快费用低•个性化定制•提供应用定制开发服务、机器人开发教学与辅导服务•简单直观的培训和维护模式，极少或根本无需IT援助安全性高86远光软件资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所•公司简介：远光软件是国内主流的企业管理、能源互联和社会服务信息技术、产品和服务提供商。公司专注电力企业信息化三十载，合作客户覆盖全产业链，集团管理等核心产品在电力行业长期领先。随着公司激励的落地，在“电改”和“双碳”政策的推动下，公司有望进入发展新阶段。•公司亮点：国网数科公司旗下唯一上市平台远光软件（002063.SZ）简介能源制造业航天航空业金融/医疗/政府合作客户覆盖全产业链87资料来源：公司官网，招股书，中泰证券研究所发电侧用电侧电网侧售电侧用电侧2021年10月，国家发布《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》开放电量电价远光软件:“电改”+“双碳”双政策推动进入新发展提高用电成本赋予“代理购电”职能非价格因素加入购电行为信息化解决方案提供信息化解决方案2021年11月，国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》业务咨询信息化平台“电改”“双碳”购售电一体化云平台电力需求侧管理用电信息采集碳资产管理综合能源服务平台购售电一体化云平台远光发售电市场交易辅助决策系统负荷预测系统+88南网科技资料来源：公司官网，中泰证券研究所•业务模式：南网科技以电源清洁化和电网智能化为主线发展主营产品，为适应新型电力系统的发展方向，公司逐步发展出技术服务和智能设备的两大业务体系，通过提供“技术服务+智能设备”的综合解决方案，保障电力能源系统的安全运行和效率提升，促进电力能源系统的清洁化和智能化的发展。•销售模式：公司主要面向电力系统企业，该类客户主要通过公开招标的形式进行服务和设备的采购，因此，公司主要通过参加竞标获取业务合同，并以线下直销模式为主，同时公司通过南方电网电子商城线上销售份额也取得了新的突破。南网科技（688248.SH）简介清洁能源技术新一代信息技术清洁能源化储能系统技术服务试验检测及调试服务•能量管理及优化控制•热管理及消防•电力电子高精度建模及测试•波浪能发电发增量新能源领域•锅炉及铺机运行自适应优化•机组调频能力快速提升存量火电领域•电力二次设备智能化检测电网领域电网智能化智能配电用电设备智能监测设备机器人及无人机•InOS操作系统及核心板•模块化组件设计•配用电数据智能分析及决策•输电线路行波测距•电力作业场景图像识别•电力设备智能识别及缺陷诊断•无人机集群控制•红外快速测温及智能识别•多关节机械臂柔顺控制•高精度组合导航构建新型电力系统89南网科技：储能业务订单为后续收入增长蓄力资料来源：公司官网，公司公告，中泰证券研究所0.670.510.250.012.281.420.302.121.620.411.861.010.403.132.441.840.951.912.880.641.121.881.281.980.900%20%40%60%80%100%2021202020192018其他业务收入智能监测设备智能配用电设备机器人及无人机试验检测及调试服务储能系统技术服务其他•营业收入分产品构成：技术服务类产品占据近一般的收入来源，其中试验检测及调试服务一马当先，收入逐年稳步上升，2021年达到3.31亿元，但储能系统技术服务由于收到储能用电芯价格高涨的影响，短期承压，收入由2020年的2.88亿元回落到1.91亿元。总体来看，南网科技的收入结构自重组后比较均衡，业务结构趋于完善。•营业收入分行业构成：公司营业收入稳步增长，2021年达到13.85亿元，降本增效成果显著，但同比增长下降到24.28%，考虑到公司储能业务下游订单充裕，后续营收增长潜力强劲，增长率有望恢复。c2018-2021南网科技分产品营业收入构成（亿元）13.8511.155.823.0424.28%91.43%91.35%0%50%100%0510152021202020192018营业收入YoY(%)c2018-2021南网科技营业收入情况（亿元）时间中标项目规模项目亮点2022年3月21日国能台山电厂储能项目60MW/60MWh国内最大火储联合调频EPC项目2022年2月21日三峡阳江海上风电储能项目30MW/30MWh首个海上风电配套储能项目2022年南方科技部分中标项目90东方电子资料来源：公司官网，中泰证券研究所•公司简介：东方电子是集科研开发、生产经营、技术服务、系统集成于一体的大型高新技术企业，作为中国能源管理系统解决方案的主要供应商之一，东方电子业务布局广泛，业务覆盖电力自动化全产业链，产品遍布全国各地、世界各国。•公司亮点：奥运电力设备及国家智能电网的设备供应商•主要业务：东方电子从最初的主营电网变电站自动化装置，到电网调度自动化系统、智能电网、智慧城市，再到如今构建完成智慧能源管理“生态圈”，东方电子集团的产业延伸，带动了营收逐步提高。东方电子（000682.SZ）简介注册东方电子印度有限公司收购威斯顿中标北京奥运电网运行管理系统项目20082011智能电源市场海外市场电力调度市场201891东方电子：收入逆势增长主营业务齐头并进资料来源：公司官网，中泰证券研究所44.8637.1934.1930.4227.0823.7220.62%8.78%12.37%12.33%14.20%13.85%0%5%10%15%20%25%01020304050202120202019201820172016营业收入YoY•营业收入逆势增长：公司营业收入节节攀升，2021年达到44.86亿元，同比增长20.62%，实现过去五年最高增速。主要原因是：1）电网规模高速增长带动公司业务需求端增长；2）公司信息管理系统业务在南网开展顺利。在受疫情冲击、经济下行的周期中，东方电子能稳重求进，展现了其强劲的核心竞争力。•传统业务和增值业务起头并进：2021年公司业务在电力、石化等行业多点开花，中标北京冬奥会智慧配用电项目，近三年的经营呈现稳定的增长态势，电网自动化系统实营业收入17.88亿元，智能用电实现收入13.83亿元、信息管理实现营业收入7.94，其中，智能电表在业内占有率第一，未来有望成为新收入增长点。17.8814.0512.2313.8312.1010.377.946.495.001.851.581.861.571.601.651.411.719.883.542.051.162.4212.4810.5013.020%50%100%20212020201920182017电网自动化系统智能用电及电能信息管理系统信息管理系统其他节能环保管理系统电费计量系统信息管理电子设备与材料销售c2017-2021东方电子分产品营业收入构成（亿元）c2016-2021东方电子营业收入情况（亿元）92万胜智能资料来源：公司官网，中泰证券研究所•公司简介：万胜智能是国际级高级技术企业，主要从事智能电表、用电信息采集系统等产品的研发、生产和销售，是国内电能仪表计量领域的领先企业之一。同时积极开展综合能源管理系统、智能融合终端、智能量测开关、智能断路器、智能水表、智慧消防等产品的研发及应用。近两年深度受益国家电网推动的加速建设泛在电力物联网战略项目持续落地。•主要产品：智能电表（单相智能表、三相智能表）、用电信息采集系统（采集器、集中器、专变采集终端），主要应用于售电用电端业务。万胜智能（300882.SZ）简介系统主站集中器（智能网关）采集器有线气表有线水表有线热表智能电表以太网、GPRS计量设备485M-BusRF无线气表无线水表无线热表RF智能电表93万胜智能：夯实主营业务，谋求全产业布局资料来源：公司官网，中泰证券研究所2.603.083.403.873.401.991.171.530.530.510.871.460.740.740.820.010.010.010%20%40%60%80%100%20212020201920182017智能电表类其他用电信息采集系统其他业务收入2017-2021万胜智能分产品营业收入构成（亿元）c2017-2021万胜智能分产品营业收入构成（亿元）•营业收入分产品构成：核心业务营业智能电表的收入逐年下降，从2017年3.40亿元下降到2021年2.60亿元，另一主营业务用电信息采集也下降到0.87亿元，同比下降40%。随着主营业务收入降低，其他业务的收入在不断上升。万胜智能还在进一步同时布局海外市场，加强营销网络建设，将公司打造为电力行业数据服务平台运营商，未来海外市场有望带来业绩增长点。•营业收入下降：2021年公司营业收入5.46亿元，同比下降4.38%，面对市场竞争加剧情况，公司未来将通过持续推进产品研发、精益化管理和降本增效等工作，一方面提高主营业务核心竞争力，另一方面谋求智慧物联相关产业的延伸和布局。5.465.715.685.154.75-4.38%0.53%10.29%8.42%24.67%-10%0%10%20%30%0.001.002.003.004.005.006.0020212020201920182017营业收入YoY(%)94南网能源资料来源：公司官网，中泰证券研究所•公司简介：南网能源成立于2010年12月，是国家发改委备案、工信部推荐的节能服务公司。是以合同能源管理模式为主的综合能源服务商，覆盖多领域节能服务。•业务模式：以合同能源管理模式为客户提供节能方案，根据客户具体情况，挖掘客户用电潜力，为客户提供各种定制化的节能系统方案。•主要业务：包括分布式光伏节能服务、余热余电、煤矿瓦斯综合利用的节能业务和包括农光节能业务生物质综合利用的综合能源利用，在领域内保持领先水平。•商业模式：合同期间，能源服务商对客户提供一节能服务，并从客户进行节能改造后获得的节能效益中收回投资和取得利润。合同结束，节能收益和节能设备全部归客户所有。南网能源（003035.SZ）简介能源服务商设计融资落实维护企业/单位节能项目节能效益节能效益能效改造整体方案合同能源管理结构图效益增加风险降低效率提升95南网能源：分布式能源市场需求潜力大资料来源：公司官网，中泰证券研究所18.8915.6713.0910.938.336.946.323.641.380.040.800.780.010.600.960.990.130%20%40%60%80%100%202120202019201820172016节能服务业务综合资源利用其他业务其他主营业务26.0020.0915.0812.199.367.1029.42%33.22%23.71%30.24%31.83%0%10%20%30%40%051015202530202120202019201820172016营业收入YoY(%)•营业收入分产品构成：公司在节能服务业务领域以及综合资源领域仍保持着强劲势头，2021年分别实现营收18.89亿元和6.32亿元，维持业内领先水平，随着分布式光伏进入“全面平价“阶段，分布式光伏装机需求将得到进一步释放。•营业收入：近五年公司业绩收入保持高增长，营业收入从2016年7.10亿元到2021年26亿元，实现了近4倍的增长。一方面2021上半年两个大规模发电项目同时投入运营（30MW），贡献了较多收入，另一方面机组运行带来上网电量增长，带动收入增加。2016-2021南网能源分产品营业收入构成（亿元）c2016-2021南网能源分产品营业收入构成（亿元）96CONTENTS目录CCONTENTS专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所风险提示97风险提示资料来源：招股说明书，iFinD，中泰证券研究所•“双碳”政策推进不及预期的风险：对虚拟电厂的需求受节能减排措施，特别是新能源装机入网进程的影响，若相关政策的推进与落地不及预期，相关公司的盈利水平将受负面影响•虚拟电厂相关技术发展不及预期的风险：对基础资源的聚合能力是虚拟电厂盈利能力的重要决定因素，若虚拟电厂相关技术的发展不及预期，导致资源聚合能力的提高不及预期，相关公司的盈利水平将受负面影响•电价机制改革推进不及预期的风险：峰谷电价差和电价平均水平是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素，若电价机制改革推进不及预期，相关公司的盈利水平将受负面影响•电力市场发展不及预期的风险：辅助服务市场和电力现货市场的发展将影响虚拟电厂业务场景的拓展进程，若电力市场发展不及预期，相关公司的盈利水平将受负面影响•行业规模测算偏差的风险：研究报告中的行业规模测算基于一定的假设条件，若可调负荷资源库建设速度等因素不及预期，行业规模的扩张将受负面影响•研报使用的信息数据更新不及时的风险：研究报告使用当前可获得的数据进行分析研究，若信息数据更新不及时，则存在报告结论不基于最新数据的风险98免责声明中泰证券股份有限公司（以下简称“本公司”）具有中国证券监督管理委员会许可的证券投资咨询业务资格。本报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告基于本公司及其研究人员认为可信的公开资料或实地调研资料，反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响。但本公司及其研究人员对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，且本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次公开发布时的判断，可能会随时调整。本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告所载的资料、工具、意见、信息及推测只提供给客户作参考之用，不构成任何投资、法律、会计或税务的最终操作建议，本公司不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。市场有风险，投资需谨慎。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者应注意，在法律允许的情况下，本公司及其本公司的关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易，并可能为这些公司正在提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。本公司及其本公司的关联机构或个人可能在本报告公开发布之前已经使用或了解其中的信息。本报告版权归“中泰证券股份有限公司”所有。未经事先本公司书面授权，任何人不得对本报告进行任何形式的发布、复制。如引用、刊发，需注明出处为“中泰证券研究所”，且不得对本报告进行有悖原意的删节或修改。99中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所北京市西城区太平桥大街丰盛胡同28号太平洋保险大厦A座5层上海市浦东新区花园石桥路66号东亚银行金融大厦18层广东省深圳市福田区深南大道4011号港中旅大厦8c山东省济南市市中区经七路86号证券大厦中允行健，明德安泰